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独特触觉让细菌“所向披靡”
文章来源:上海丹施生物科技有限公司   添加时间:2018/9/29 8:45:16 点击率:1390

一项研究发现,世界上最高产的细菌之一铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),能够通过以前在任何传染性微生物中都未曾见过的一种机制——触觉,来折磨人类、动物甚至植物。这种独特的能力能够使铜绿假单胞菌无处不在,而且也可能让这些耐抗生素细菌易于受到一种新治疗形式的攻击。

该研究称,假单胞菌是第一个被发现仅在附着到宿主表面后引发感染的病原体。这种机制意味着,这种细菌,不同于大多数的病原体,不依赖于任何一种宿主特有的化学信号,只是与传染时机成熟的一些生物体接触。

然而,研究人员发现,当细菌表面一个称为PilY1的蛋白质失效时,细菌就不能感染其他生物体。这表明,一种可能的治疗方法,不是试图消灭病原体,而是靶定细菌自身用以感染的机制。

研究人员说,大多数细菌、病毒和其他致病菌都依赖“味觉”,来响应与其共进化的宿主特有的化学信号。然而,假单胞菌通过它们的触觉,能够在人类、植物、动物、大量人造表面以及水和土壤中茁壮成长。它们会引发有可能致命的人类器官感染,并且是许多医院获得性疾病(例如败血症)的罪魁祸首。这种细菌在很大程度上不受抗生素的影响。

研究人员说:“假单胞菌能够感染一切生物的能力,在以前已经知道。不知道的是,它如何能够检测出如此多种类型的宿主。这是本研究的关键部分——通过利用这种触觉,而不是味觉,假单胞菌也能识别出任何一种合适的宿主,引发感染并试图杀死它。”

研究人员发现,,假单胞菌要引发感染必须满足两个条件:表面附着和“群体感应”。为了证明细菌广泛的杀伤力,Siryaporn用细菌感染ivy单细胞,然后将变形虫导入相同的样本;假单胞菌立即发现并迅速淹没了单细胞动物。研究人员说:“细菌并不知道它所攻击的是什么样的宿主。它们所知道的是,它们在宿主上,所以它们准备进攻。它不能在一个宿主和另一个宿主之间加以区别。”

然而,当研究组删除细菌表面的PilY1蛋白后,细菌就失去了其感染进而杀死宿主变形虫的能力。研究人员说:“我们相信,这种蛋白质是表面传感器。当我们删除这个蛋白质时,细菌仍然在表面上,但是它们并不知道自己在表面上,所以它们不会引发毒性。”

研究专家说,因为假单胞菌表面的PilY1是毒力所需的,它为开发药物治疗假单胞菌感染,提出了一个全面而易于接近的靶标。这项工作表明,PilY1传感器是整个毒性反应的一种关键,为设计特别打乱激活毒力的机制线索的治疗方法,打开了大门。”

研究人员说:“这是一个关键的例子——我们的想法将变成未来抗病毒药和抗生素的范式,试图杀死微生物并不是应对感染的最佳策略。这项研究发现的检测机制线索的分子因素,是设计这样化合物的关键。”

研究组说,靶定诸如PilY1这样的蛋白质,为对抗日益严重的细菌抗生素耐药性问题,提供了一种途径。使假单胞菌中的蛋白质失效,并不能阻碍细菌繁殖的能力,只是阻碍其感染能力。当一种药物可杀死所有的靶生物体时,会产生抗生素耐药性,留下耐药性细菌。这些突变,以前占少数,以惊人的速度繁殖——大约每30分钟数量翻倍,并成为病原体的优势菌株。如果细菌感染的能力被禁用,但却没有死亡,突变的生物体就不大可能接管。我很乐观的是,我们能够利用靶定PilY1的药物,抑制整个毒性过程,而不是逐个消灭细菌。这可能是一种全新的策略。实际上人们应该做的是,筛选能抑制毒性但保持其生长的药物。这种蛋白质提供了实现这一目标的一种可能途径。PilY1也存在于各种宿主范围的其他细菌中,包括淋球菌或大细菌菌属伯克氏菌,这两种菌分别引起人类淋病,连同假单胞菌一起,是导致囊性纤维化患者肺部感染的主要原因。可能PilY1在检测这些细菌表面和触发感染的过程中发挥类似的作用,从而可能是一个治疗靶标。

专家称,该研究可能有助于解释条件致病菌如何能够感染多种类型的宿主。Ausubel没有参与这项研究,但他指出,最近的研究发现了很多关于细菌如何启动一种感染的见解,特别是通过群体感应和化学信号,但是在一系列不相关宿主中这一切是如何完成的,仍然没有答案。

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