细菌逃避抗生素有妙招

　　

生物通报道：传染性疾病，可比其他任何一种原因夺去全球更多人的生命，但治疗方案却往往是失败的，因为一小部分细菌细胞能够暂时幸免于抗生素治疗而存活下来，并在体内繁衍。细菌通过进入到一种停止复制的状态变为“持续细胞”（persisters），从而能够耐受抗生素。六月四日发表在《细胞分子》（Molecular Cell）的一项研究发现，这些所谓的“持续细胞”可通过一个分子（称为Obg）的作用，对不利条件做出响应，这个分子在多个细菌物种的所有主要细胞过程中发挥重要作用。这项研究通过揭示“细菌持续存在性”（bacterial persistence）背后的一个共同遗传机制，为一系列细菌感染开发新型诊断工具和更有效的治疗策略，奠定了基础。延伸阅读：细菌如何进化出抗生素耐药性？。

本文共同通讯作者、鲁汶大学Jan Michiels称，持续细胞对细菌和真菌病原体引起的慢性生物膜感染的治疗，构成了一种根本性的障碍。这些研究结果表明，将抗生素治疗与该研究小组所开发的一种疗法（可特异性靶定新的持续性通路）相结合，可增强患者对抗生素治疗的反应，缩短抗生素治疗的持续时间，从而证明这种联合治疗是有益的。

细菌持续存在性，在某种程度上是由关闭重要细胞过程（如蛋白质的合成或能源生产）的细菌毒素触发的，从而迫使细菌细胞进入休眠状态，这样它们就不再容易被抗生素杀死。但毒素介导的持续存在性其根本机制尚未明确，关于环境信号如何触发细菌持续存在性，我们还知之甚少。

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为了回答这些问题，Michiels和他的团队集中研究Obg的潜在作用，因为这种酶处于主要细胞过程的连接处，如蛋白质和DNA的合成，并且细胞能量水平较低时它会触发休眠。他们发现，高水平的Obg可保护营养饥饿的肠道细菌（称为大肠杆菌和铜绿假单胞菌的病原体）免受两种干扰DNA和蛋白质合成的抗生素攻击。Michiels说，这表明产生持续细胞的一种共同机制，在不同种类的细菌中是活跃的。因此，Obg可能是开发传染病预防疗法的新靶标。

Obg可通过提高一种毒性分子（称为HokB）的水平，来诱导大肠杆菌的持续存在性，这会导致细菌膜中形成小洞，从而停止能源生产并触发休眠。然而，hokB缺失并没有减少大肠杆菌的持续存在性，这个基因在铜绿假单胞菌中是缺失的，从而表明持续存在性至少是由其它一个Obg调节通路所控制的，这个通路还有待于发现。未来研究的另一个问题是，持续细胞如何从毒素损伤中恢复并切换回正常的非持续性状态。如果找到这些基本问题的答案，那么将为转化研究铺平道路，最终带来更好的治疗方法对付细菌感染。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Obg and Membrane Depolarization Are Part of a Microbial Bet-Hedging Strategy that Leads to Antibiotic Tolerance
Summary: Within bacterial populations, a small fraction of persister cells is transiently capable of surviving exposure to lethal doses of antibiotics. As a bet-hedging strategy, persistence levels are determined both by stochastic induction and by environmental stimuli called responsive diversification. Little is known about the mechanisms that link the low frequency of persisters to environmental signals. Our results support a central role for the conserved GTPase Obg in determining persistence in Escherichia coli in response to nutrient starvation. Obg-mediated persistence requires the stringent response alarmone (p)ppGpp and proceeds through transcriptional control of the hokB-sokB type I toxin-antitoxin module. In individual cells, increased Obg levels induce HokB expression, which in turn results in a collapse of the membrane potential, leading to dormancy. Obg also controls persistence in Pseudomonas aeruginosa and thus constitutes a conserved regulator of antibiotic tolerance. Combined, our findings signify an important step toward unraveling shared genetic mechanisms underlying persistence.