確定突變使細(xì)菌抵抗抗生素

日期：2015-08-05 13:47:51

萊斯大學(xué)科學(xué)家正在開發(fā)策略,以防止細(xì)菌抵抗抗生素的發(fā)展。

大米實驗室的生物化學(xué)家Yousif Shamoo確定遺傳機(jī)制,允許細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性,同時并迅速蔓延的能力。

“這是一個雙重打擊,”Shamoo說。“我們發(fā)現(xiàn)這些細(xì)菌變得更加耐抗生素,同時更有效地傳播他們的抵抗很奇怪和令人擔(dān)憂。”

研究者們希望這些知識能幫助預(yù)測何時以及如何產(chǎn)生耐藥性的菌株可能未來抗生素和可能采取行動停止或至少減緩的過程。這項研究發(fā)表在《華爾街日報》分子生物學(xué)與進(jìn)化。

在美國醫(yī)院抗生素耐藥性負(fù)責(zé)抵抗成千上萬的感染,根據(jù)疾病控制和預(yù)防中心。這些感染殺死成千上萬的患者。而正在取得進(jìn)展控制微生物傳播感染,最重要的問題依然存在:用來殺死細(xì)菌的藥物最終將停止工作。

直到現(xiàn)在,唯一有效的方法阻止抗生素失去效力已經(jīng)很少使用它們,凱瑟琳Beabout說大米研究生和新論文的作者。

“最好能做的就是試著管理使用抗生素,”她說。“但我們的想法是,如果我們能預(yù)測阻力會出現(xiàn),我們可以想出策略使用抗生素以更智能的方式。”

實驗室使用的實驗進(jìn)化研究特定的細(xì)菌與抗生素結(jié)合,接觸沒有共同之處。感興趣的細(xì)菌是糞腸球菌,在胃腸道中找到。抗生素tigecycline,四環(huán)素的高效但謹(jǐn)慎使用衍生品。目標(biāo)是看看水平基因轉(zhuǎn)移——抗生素存在細(xì)胞傳遞有利突變。

它工作的很好,他們發(fā)現(xiàn)。

主要是由于大量的DNA突變稱為Tn916,轉(zhuǎn)座子可以沿著基因組改變立場,復(fù)制本身和傳遞給其他過程稱為準(zhǔn)性生殖細(xì)胞,細(xì)胞間遺傳物質(zhì)的交換。Tn916四環(huán)素-耐藥基因叫做tetM,它被發(fā)現(xiàn)在許多病原體,據(jù)研究人員了解。

沒有tigecycline Tn916舉措只有很少,大約有120000個細(xì)菌抵抗傳輸?shù)搅硪粋€細(xì)菌。但在抗生素的存在,Tn916運(yùn)動上升到一個在50個細(xì)菌,由于突變,也會導(dǎo)致tetM生產(chǎn)過剩。所需的抵抗機(jī)制的存在兩個突變,Tn916和核糖體S10蛋白的編碼基因,這兩個可以很容易地通過預(yù)處理和基因測序鑒定。

“四環(huán)素綁定到細(xì)胞的核糖體和防止蛋白質(zhì),“Beabout說。“TetM是一種蛋白質(zhì),在核糖體四環(huán)素釋放,但它通常不會對tigecycline工作。我們不希望看到它出現(xiàn)。”

在他們的實驗中,研究人員發(fā)現(xiàn)大量的突變導(dǎo)致了生產(chǎn)tetM蛋白質(zhì)。“當(dāng)你有一個豐富的tetM,他們能對tigecycline有影響,“Beabout說。“有趣的是,tetM共軛轉(zhuǎn)座子(Tn916),這是一個元素能夠移動的基因組DNA,可以轉(zhuǎn)移到其他細(xì)胞。

“附加效應(yīng)的tetM超表達(dá)是Tn916轉(zhuǎn)座子舉措更多,”她說。“它從細(xì)胞到細(xì)胞。所以我們看到阻力和阻力的頻率增加能夠轉(zhuǎn)移從細(xì)胞到細(xì)胞和移動的基因組。這絕對是令人擔(dān)憂的。”

實驗室允許殖民地糞大腸迅速增長的生物反應(yīng)器為19到24天。結(jié)果顯示細(xì)菌非常精通撿了耐藥基因。“所有的細(xì)胞開始轉(zhuǎn)座子的一個副本,并在整個實驗他們開始獲得額外的副本。轉(zhuǎn)座子拷貝數(shù)的增加非常迅速。”

Shamoo希望這項研究導(dǎo)致藥物抑制電阻機(jī)制和保存新的的有效性抗生素。

“我們實驗室偵察如何進(jìn)化的一種形式細(xì)菌將在未來產(chǎn)生抗藥性,”Shamoo說。“制藥行業(yè)和其他實驗室可以使用此信息來開發(fā)藥物來保持領(lǐng)先的病原體。”