Die Genomsequenzierung von Moraxella bovis öffnet neue Türen für Interventionen gegen „pinkeye“ bei Rindern

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass es zwei verschiedene Varianten oder Genotypen von Moraxella bovis (M. bovis) gibt, einem Bakterium, von dem bekannt ist, dass es Bindehautentzündungen bei Rindern verursacht. Dieser Befund hilft Wissenschaftlern zu verstehen, wie verschiedene Arten von M. bovis Infektionen bei Nutztieren verursachen, und kann dazu beitragen, vorbeugende Maßnahmen zum Schutz von US-Rindern vor dieser Krankheit zu entwickeln.

Cattle Pinkeye oder infektiöse Rinderkeratokonjunktivitis ist eine sehr ansteckende Augeninfektion, die Rötungen, Juckreiz, Schmerzen und Beschwerden in den Augen betroffener Tiere verursacht. Schwere Fälle können zu Erblindung führen und die Gewichtszunahme von Kälbern beeinträchtigen und sind daher ein Problem für das Tierwohl und haben negative wirtschaftliche Auswirkungen auf die Rindfleischindustrie.

Wissenschaftler des USDA Agricultural Research Service (ARS) und der University of Nebraska-Lincoln (UNL) sequenzierten und verglichen die Genome einer Sammlung von M. bovis-Varianten und stellten fest, dass sie aus zwei Hauptgenotypen bestanden. Sie identifizierten DNA-Unterschiede zwischen den Genotypen. Darüber hinaus fanden sie Substanzen, die potenziell als Angriffspunkte zur Bekämpfung der Krankheit eingesetzt werden können.

„Wir fanden große Unterschiede in den Virulenzfaktoren zwischen den beiden Genotypen“, sagte Emily Wynn, ARS-Forschungsmikrobiologin. „Zum Beispiel hat M. bovis ein Toxin namens Hämolysin-Toxin, das es verwendet, um in das Auge einzudringen. Wir fanden heraus, dass die beiden Genotypen unterschiedliche Versionen des Toxins haben. Dieser Unterschied und andere in der Sammlung von M. bovis-Varianten könnten bedeuten dass es Unterschiede in ihrer Fähigkeit gibt, Krankheiten zu verursachen.“

Darüber hinaus identifizierten die Wissenschaftler Proteine ​​(Substanzen), die sich auf der äußeren Membran der Bakterienzelle befinden.

Die spezifische Lage dieser Proteine ​​macht sie für das Immunsystem des Wirts verfügbar, da sie sich auf der äußeren Membran befinden. Proteine, die für einen oder beide Genotypen einzigartig sind, können als Ziel verwendet werden, um bei Bedarf spezifische vorbeugende Maßnahmen gegen einen der Genotypen zu entwickeln“, fügte Wynn hinzu.

Dies ist wichtig, da Wissenschaftler seit Jahren eine andere Substanz in diesem Bakterium genau untersuchen, um Interventionen gegen die Krankheit zu entwickeln, die sogenannten Pilin-Proteine. Pilins erleichtern die Befestigung von M. bovis am Auge. Die Verwendung von Pilins zur Entwicklung von Interventionen könnte jedoch schwierig sein.

„Das Pilin-Gen von M. bovis kann eine Inversion erfahren“, sagte Mike Clawson, Molekularbiologe für ARS-Forschung am US Meat Animal Research Center im Clay Center, NE.

„Hier werden Teile des Gens umgedreht und auf dem bakteriellen Chromosom neu angeordnet. Als Ergebnis entsteht ein neu gebildetes Pilin-Gen, das eine neue Proteinversion von sich selbst codiert, die M. bovis hilft, der Erkennung durch das Immunsystem zu entgehen.“ Pilin Es wurde angenommen, dass Geninversionen ein relativ seltener Prozess sind. Wir sahen jedoch Hinweise darauf, dass mehrere M. bovis-Stämme die Inversionen während unserer Studie durchmachten. Dies macht das Pilin-Gen zu einer Herausforderung für die Verwendung als Ziel und unterstreicht, warum die Proteine ​​der äußeren Membran die in dieser Studie identifiziert wurden, sind eine wichtige Entdeckung.“

Das Team sequenzierte M. bovis-Stämme, die von Rindern aus siebzehn US-Bundesstaaten und einer kanadischen Provinz isoliert wurden, die von Dustin Loy, UNL-Professor und veterinärdiagnostischer Mikrobiologe, zusammengestellt wurden.

„Das erste fertige Genom von M. bovis wurde 2018 von dieser Zusammenarbeit an einem experimentellen Stamm produziert“, sagte Loy. „Seitdem haben wir bis zu dieser Studie zwischen ARS und UNL keine großen Fortschritte bei der umfassenden Sequenzierung dieses Bakteriums gesehen.“

Loy hat Jahre der Forschung dem Verständnis dieser Infektionskrankheit gewidmet und Proben direkt von Tierärzten gesammelt, die mit Rindern arbeiten, um Variabilitäten zwischen den Stämmen zu testen und zu identifizieren.

„Diese Krankheit wird oft übersehen. Dennoch ist sie die am häufigsten gemeldete Krankheit bei Zuchtkühen und die zweithäufigste bei Kälbern. Unsere Arbeit erkennt die wirtschaftlichen Auswirkungen an, die dies für die Rindfleischproduzenten hat“, fügte Loy hinzu.

Das Team gedenkt der kollaborativen Forschung zu Pinkeye, die ungefähr 58 Jahre zurückreicht, mit der bahnbrechenden Arbeit des ARS-Forschers George Washington Pugh Jr., der der erste schwarze Wissenschaftler in der Agentur war und große Fortschritte beim Verständnis der Rolle von M. bovis bei Pinkeye gemacht hat . Vor kurzem veröffentlichte UNL eine gemeinsame Studie mit ARS, in der immunologische Reaktionen und die Wirksamkeit von Impfstoffen zum Schutz von Rindern vor Krankheiten bewertet wurden, die mit diesen Bakterien in Verbindung gebracht werden.

Die Studie wurde veröffentlicht in BMC Mikrobiologie.