耐抗生素細菌背后的驚人機制
日期：2015-08-24 08:55:32
每年，有更多的細菌菌株對我們用以治療致命性感染的抗生素，發展出了耐藥性。美國斯克里普斯研究所（TSRI）的科學家們，一直都在努力開發新型抗生素，包括arylomycin，但是試驗表明，細菌也有可能對arylomycin產生耐藥性。
現在，TSRI的科學家們發現，一種重要的人類病原體——金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus），可通過“開啟”表達一組以前未知的基因，對這種藥物發展出耐藥性。這些研究結果在本周的《mBio》雜志上發表。
這項研究的通訊作者、TSRI的Floyd Romesberg教授表示：“這就解釋了為什么抗生素耐藥率在一些細菌中較高，而在一些細菌中則較低。耐藥性取決于這一組以前未知的基因，它們可能有助于細菌對arylomycins產生耐藥性。”
不那么重要的蛋白質
Arylomycin抗生素，通過抑制一種稱為I型信號肽酶（SPase）的蛋白，阻止細菌的生長，長久以來被認為是菌體正常代謝生長“必不可少”的蛋白，因為科學家認為，細菌沒有它就不能存活。
SPase的作用是，當蛋白質從細胞內到達外部，以完成其功能（諸如獲取養分）時，剪掉蛋白質的肽序列。沒有這種信號肽的裂解，這些關鍵蛋白就不能到達細胞外，而是積聚在膜里，并且細菌死亡。
至少，科學家們一直這樣認為，直到TSRI的Romesberg實驗室研究表明，即使當arylomycin靶定并抑制SPase的時候，仍有一些細菌存活。讓研究人員吃驚的是，他們發現，當他們完全刪除編碼SPase的基因后，金黃色葡萄球菌仍然能夠生存。
Romesberg說：“我們不相信。沒有人會認為SPase是不必要的。如果你把車輪從一輛車上拿下來，它就不會跑起來了。”
他們下一步想了解，沒有SPase，金黃色葡萄球菌是如何生存的。本文第一作者、TSRI 研究助理Arryn Craney認為：“肯定有一個答案。”
解開耐藥性的秘密
利用DNA測序技術，研究人員發現了一組基因，它們共同作用，可以替代SPase的作用。
他們發現，當缺乏SPase時，一種名為AyrR的蛋白，可打開這些基因，產生稱為AyrA和AyrBC的蛋白質，也可切割肽的信號肽序列?？茖W家們相信，這種方法可能已經進化到，在蛋白分泌水平高并且SPase不能獨自起作用的時候，不時地幫助細菌。
Craney說：“我們想當然的認為，我們知道蛋白質分泌的所有步驟。現在，我們已經找到一種方法來繞過SPase。”
Romesberg指出，該研究的下一步是，找出AyrA和AyrBC編碼基因起初是如何被開啟的。他說：“轉運蛋白通過一個細胞，對于人類細胞也很重要。所有的生命形式都必須分泌蛋白質，所以，發現蛋白質分泌中的這個新步驟，具有重要的意義。”
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