細(xì)菌“親密行為”或解釋抗生素耐藥性成因

據(jù)2022年6月13日發(fā)表在《自然·微生物學(xué)》雜志上的論文，由英國倫敦帝國理工學(xué)院的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的小組發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌交換DNA并產(chǎn)生耐藥性的新細(xì)節(jié)。研究人員表示，這些發(fā)現(xiàn)是理解細(xì)菌如何接合配對方面取得的關(guān)鍵進(jìn)展，將使人們能夠預(yù)測新出現(xiàn)的耐藥質(zhì)粒在高危細(xì)菌病原體中的傳播。

有害細(xì)菌對抗生素產(chǎn)生耐藥性的主要途徑之一，是從其他已經(jīng)具有耐藥性的細(xì)菌中獲取DNA。這種DNA交換是通過一種稱為“接合”的過程進(jìn)行的，類似于細(xì)菌交配。在該過程中，兩個細(xì)菌形成親密的連接，其中一個將DNA包轉(zhuǎn)移給另一個。

這一發(fā)現(xiàn)很重要，因為抗生素耐藥性正導(dǎo)致以前可以治療的疾病變得致命。據(jù)專家預(yù)測，到2050年，可能有1000萬人死于耐藥菌感染。了解細(xì)菌接合的分子基礎(chǔ)可以使研究人員開發(fā)出減緩細(xì)菌耐藥性傳播的新方法。

自從20世紀(jì)40年代發(fā)現(xiàn)細(xì)菌接合以來，人們對兩個細(xì)菌細(xì)胞如何相互接觸以轉(zhuǎn)移DNA做了大量研究。然而，供體和受體細(xì)菌產(chǎn)生親密附著，從而實現(xiàn)高效DNA轉(zhuǎn)移的機制尚不清楚?，F(xiàn)在，研究人員發(fā)現(xiàn)了調(diào)節(jié)這些親密接觸的蛋白質(zhì)。

質(zhì)粒是位于細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)但與主要染色體DNA分開復(fù)制的DNA包。它們攜帶少量可以編碼某些功能的基因，包括對抗菌藥物的耐藥性。

研究小組發(fā)現(xiàn)，在接合過程中，來自供體細(xì)菌的一種名為TraN的蛋白質(zhì)充當(dāng)“插頭”，將自身附著在受體細(xì)菌中獨特的外膜受體或“插座”上。通過接合方式共享的質(zhì)粒表達(dá)TraN蛋白的4種變體中的一種，每個變體與受體細(xì)菌中的一個特定外膜受體結(jié)合，從而使質(zhì)粒能夠從一個細(xì)胞有效轉(zhuǎn)移到另一個細(xì)胞。

“細(xì)菌耐藥性的傳播是一個影響全球人類健康的嚴(yán)重問題，我們迫切需要新的工具來應(yīng)對它?！钡蹏砉W(xué)院生命科學(xué)系和MRC分子細(xì)菌學(xué)與感染中心的首席研究員加德·弗蘭克爾教授說，“了解并最終阻止細(xì)菌之間‘分享逃避抗菌藥物的能力的過程，將大大有助于阻止耐藥性的傳播。”

該團(tuán)隊正在繼續(xù)研究TraN蛋白和受體的相互作用，希望這項工作能為開發(fā)出阻止細(xì)菌耐藥性傳播的新方法奠定基礎(chǔ)。