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细菌“亲密行为”或解释抗生素耐药性成因

作者:张佳欣   文章来源:科技日报   发表时间:2022-06-14    点击量:

 

  据13日发表在《自然·微生物学》杂志上的论文,由英国伦敦帝国理工学院的研究人员领导的小组发现了细菌交换DNA并产生耐药性的新细节。研究人员表示,这些发现是理解细菌如何接合配对方面取得的关键进展,将使人们能够预测新出现的耐药质粒在高危细菌病原体中的传播。

  

 细菌找到它们的接合对象。
图片来源:帝国理工学院 

 

  有害细菌对抗生素产生耐药性的主要途径之一,是从其他已经具有耐药性的细菌中获取DNA。这种DNA交换是通过一种称为“接合”的过程进行的,类似于细菌交配。在该过程中,两个细菌形成亲密的连接,其中一个将DNA包转移给另一个。

  这一发现很重要,因为抗生素耐药性正导致以前可以治疗的疾病变得致命。据专家预测,到2050年,可能有1000万人死于耐药菌感染。了解细菌接合的分子基础可以使研究人员开发出减缓细菌耐药性传播的新方法。

  自从20世纪40年代发现细菌接合以来,人们对两个细菌细胞如何相互接触以转移DNA做了大量研究。然而,供体和受体细菌产生亲密附着,从而实现高效DNA转移的机制尚不清楚。现在,研究人员发现了调节这些亲密接触的蛋白质。

  质粒是位于细菌细胞内但与主要染色体DNA分开复制的DNA包。它们携带少量可以编码某些功能的基因,包括对抗菌药物的耐药性。

  研究小组发现,在接合过程中,来自供体细菌的一种名为TraN的蛋白质充当“插头”,将自身附着在受体细菌中独特的外膜受体或“插座”上。通过接合方式共享的质粒表达TraN蛋白的4种变体中的一种,每个变体与受体细菌中的一个特定外膜受体结合,从而使质粒能够从一个细胞有效转移到另一个细胞。

  “细菌耐药性的传播是一个影响全球人类健康的严重问题,我们迫切需要新的工具来应对它。”帝国理工学院生命科学系和MRC分子细菌学与感染中心的首席研究员加德·弗兰克尔教授说,“了解并最终阻止细菌之间‘分享’逃避抗菌药物的能力的过程,将大大有助于阻止耐药性的传播。”

  该团队正在继续研究TraN蛋白和受体的相互作用,希望这项工作能为开发出阻止细菌耐药性传播的新方法奠定基础。