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耐抗生素細(xì)菌背后的驚人機(jī)制

日期:2015-08-24 08:55:32

 每年,有更多的細(xì)菌菌株對(duì)我們用以治療致命性感染的抗生素,發(fā)展出了耐藥性。美國斯克里普斯研究所(TSRI)的科學(xué)家們,一直都在努力開發(fā)新型抗生素,包括arylomycin,但是試驗(yàn)表明,細(xì)菌也有可能對(duì)arylomycin產(chǎn)生耐藥性。

 

現(xiàn)在,TSRI的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),一種重要的人類病原體——金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus),可通過“開啟”表達(dá)一組以前未知的基因,對(duì)這種藥物發(fā)展出耐藥性。這些研究結(jié)果在本周的《mBio》雜志上發(fā)表。

 

這項(xiàng)研究的通訊作者、TSRIFloyd Romesberg教授表示:“這就解釋了為什么抗生素耐藥率在一些細(xì)菌中較高,而在一些細(xì)菌中則較低。耐藥性取決于這一組以前未知的基因,它們可能有助于細(xì)菌對(duì)arylomycins產(chǎn)生耐藥性。”

 

不那么重要的蛋白質(zhì)

 

Arylomycin抗生素,通過抑制一種稱為I信號(hào)肽酶SPase)的蛋白,阻止細(xì)菌的生長,長久以來被認(rèn)為是菌體正常代謝生長“必不可少”的蛋白,因?yàn)榭茖W(xué)家認(rèn)為,細(xì)菌沒有它就不能存活。

 

SPase的作用是,當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)從細(xì)胞內(nèi)到達(dá)外部,以完成其功能(諸如獲取養(yǎng)分)時(shí),剪掉蛋白質(zhì)的肽序列。沒有這種信號(hào)肽的裂解,這些關(guān)鍵蛋白就不能到達(dá)細(xì)胞外,而是積聚在膜里,并且細(xì)菌死亡。

 

至少,科學(xué)家們一直這樣認(rèn)為,直到TSRIRomesberg實(shí)驗(yàn)室研究表明,即使當(dāng)arylomycin靶定并抑制SPase的時(shí)候,仍有一些細(xì)菌存活。讓研究人員吃驚的是,他們發(fā)現(xiàn),當(dāng)他們完全刪除編碼SPase的基因后,金黃色葡萄球菌仍然能夠生存。

 

Romesberg說:“我們不相信。沒有人會(huì)認(rèn)為SPase是不必要的。如果你把車輪從一輛車上拿下來,它就不會(huì)跑起來了。”

 

他們下一步想了解,沒有SPase,金黃色葡萄球菌是如何生存的。本文第一作者、TSRI 研究助理Arryn Craney認(rèn)為:“肯定有一個(gè)答案。”

 

解開耐藥性的秘密

 

利用DNA測(cè)序技術(shù),研究人員發(fā)現(xiàn)了一組基因,它們共同作用,可以替代SPase的作用。

 

他們發(fā)現(xiàn),當(dāng)缺乏SPase時(shí),一種名為AyrR的蛋白,可打開這些基因,產(chǎn)生稱為AyrAAyrBC的蛋白質(zhì),也可切割肽的信號(hào)肽序列。科學(xué)家們相信,這種方法可能已經(jīng)進(jìn)化到,在蛋白分泌水平高并且SPase不能獨(dú)自起作用的時(shí)候,不時(shí)地幫助細(xì)菌。

 

Craney說:“我們想當(dāng)然的認(rèn)為,我們知道蛋白質(zhì)分泌的所有步驟。現(xiàn)在,我們已經(jīng)找到一種方法來繞過SPase。”

 

Romesberg指出,該研究的下一步是,找出AyrAAyrBC編碼基因起初是如何被開啟的。他說:“轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白通過一個(gè)細(xì)胞,對(duì)于人類細(xì)胞也很重要。所有的生命形式都必須分泌蛋白質(zhì),所以,發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)分泌中的這個(gè)新步驟,具有重要的意義。”

 


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