让致病菌变得几乎无害

【字体: 时间:2021年06月22日 来源:Nucleic Acid Research

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  铜绿假单胞菌可引起慢性感染,对免疫系统薄弱的人来说可能是致命的。科学家在这种细菌中发现了一种以前未知的基因表达调节因子,没有这种调节因子,铜绿假单胞菌的感染能力及其危险的性质就会显著降低。

  

 

   

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铜绿假单胞菌菌落在半固体培养基上培养三天(立体显微镜,人工颜色)的表面结构。

 

铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)是一种机会致病菌,存在于许多生态位中,如植物的根部、积水甚至我们家的管道。它天生具有多种功能,可以引起急性和慢性感染,对免疫系统薄弱的人来说可能是致命的。临床环境中铜绿假单胞菌的存在是一个严重的威胁,它可以在呼吸器和导管中繁殖。此外,它对许多抗生素的适应性和耐药性使P. aeruginosa感染越来越难以治疗。因此,迫切需要开发新的抗菌药。来自瑞士日内瓦大学(UNIGE)的科学家在这种细菌中发现了一种以前未知的基因表达调节因子,没有这种调节因子,铜绿假单胞菌的感染能力及其危险性质就会显著降低。这些研究结果将发表在《Nucleic Acid Research》(核酸研究)杂志上,可能构成对抗这种病原体的一个创新靶点。

RNA解旋酶通过结合和解旋各种RNA分子来实现其基本的调节功能。RNA解旋酶存在于几乎所有已知生物的基因组中,包括细菌、酵母、植物和人类;然而,它们根据被发现的生物体获得了特定的特性。UNIGE医学院微生物和分子医学系领导这项研究的研究员Martina Valentini解释说:“铜绿假单胞菌有一种RNA解旋酶,其功能尚不清楚,但在其他病原体中发现过。我们想了解它的作用,特别是与细菌的发病机制和它们对环境的适应有关。”

毒性大大降低

为此,日内瓦小组结合了生化和分子遗传学方法来确定这种蛋白质的功能。UNIGE医学院微生物和分子医学系副教授、本研究的第一作者Stéphane Hausmann报道说:“在没有这种RNA解旋酶的情况下,铜绿假单胞菌在37°C的液体和半固体培养基中正常增殖。为了确定细菌的感染能力是否受到影响,我们必须在活的生物体体内观察它。”

然后科学家们继续他们的研究,使用一种研究宿主-病原体相互作用的模型昆虫大蜡螟(Galleria mellonella幼虫)。的确,昆虫的先天免疫系统与哺乳动物有重要的相似之处。此外,这些幼虫可以在5°C到45°C的温度下生存,这使得研究细菌在包括人体在内的不同温度下的生长成为可能。观察3组幼虫;在第一次注射盐水后,它的种群100%存活。在正常铜绿假单胞菌的存在下,不到20%的虫子在感染后20小时存活。相比之下,当P. aeruginosa不再拥有RNA解旋酶基因时,超过90%的幼虫存活了下来。“经过改造的细菌变得几乎无害,但仍然非常活跃,”Stéphane Hausmann说。

抑制没但有杀死

这项工作的结果表明,该调节剂影响了几种毒力因子在细菌的生产。Martina Valentini总结道:“事实上,这种蛋白质控制着许多编码毒力因子的信使RNA的降解。从抗菌药物策略的角度来看,关闭病原体的毒性因子,而不是试图完全消灭病原体,意味着允许宿主免疫系统自然中和细菌,并可能降低耐药性发展的风险。事实上,如果我们试图不惜一切代价杀死细菌,细菌将适应生存,这有利于耐药菌株的出现。”

日内瓦团队目前正在继续其工作通过筛选一系列已知的药物分子,以确定他们是否有能力有选择性地阻止这种蛋白质,并详细研究的抑制机制的发展可以建立一个有效的治疗策略。

 


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