【Nature子刊】重要一步——细菌如何获得耐药性?

由Himani Amin、Aravindan Ilangovan和Tiago R. D. Costa合著的“Architecture of the outer-membrane core complex from a conjugative type IV secretion system”于2021年11月25日发表在《Nature Communications》杂志上。

研究人员已经成像了接合的一个主要组成部分——细菌之间共享DNA的过程。

在接合过程中，细菌可以以特殊的DNA片段的形式交换遗传信息。其中包括帮助它们抵抗普通抗菌药物攻击的基因，使这些细菌引起的许多疾病对治疗产生耐药性。

因此，更好地理解接合可以让科学家找到阻止这一过程并减少抗菌素耐药性传播的方法。

虽然从20世纪40年代就开始研究接合，但其机理背后的原子细节尚不清楚。现在，伦敦帝国理工学院和伦敦玛丽女王大学的研究人员首次拍摄到了这一过程的关键部分。

发表在《Nature Communications》杂志上的这一结果，是了解细菌如何产生耐药性以及如何阻止它们产生耐药性的重要一步。

首席研究员Tiago Costa博士，来自帝国理工学院的分子细菌学和感染医学研究中心和生命科学系，他说:“我们的发现为加快我们对基因转移赋予细菌抗菌素耐药性的理解奠定了基础。重要的是，破译基因转移的机制细节可以为我们提供可以用来抑制抗生素耐药性的靶点。”

该团队研究了大肠杆菌。当大肠杆菌想要开始与另一种细菌接合时，它使用一种IV型分泌系统(T4SS)，这种结构可以伸出并渗透到另一种细菌中。

许多类型的细菌使用T4SS来进行一系列的过程，包括在感染时向我们自己的细胞注射有毒蛋白质，或在竞争资源时向竞争对手的细胞注射毒素杀死它们。

在接合过程中，转移的不是有毒蛋白质，而是自由分布的DNA片段，它们赋予细菌优势，包括抗菌素耐药性。这些DNA片段甚至可以被转移到不同种类的细菌中，从而传播对新病原体的耐药性。

T4SS由三部分组成。该团队能够对被称为外膜核心复合物的部分进行成像，该部分将T4SS固定在共享其基因的细菌上。从这个锚点，细菌发出一根菌毛——一根长链，它抓住邻近的细菌，DNA将被转移到那里。

通过冷冻电子显微镜技术获得的图像显示，外膜核心复合物是由两个具有非常灵活连接器的同心圆蛋白组成。这种结构非常灵活，研究人员认为这有助于菌毛在接触其他细菌时的伸缩。

该论文的第一作者，同样来自生命科学系的Himani Amin女士说:“我们的结构通过显示内部非凡的蛋白质组织，揭示了对外膜核心复合物迷人的新见解。这将为更好地理解细菌种群之间的基因转移铺平道路，并使研究人员能够开发预防性治疗方法。”

该团队现在想要对大肠杆菌中其余的接合T4SS进行成像，以充分详细地揭示其全部功能，向科学家们展示这一过程是如何被破坏的，从而减少抗菌素耐药性的转移。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://phys.org/news/2021-11-key-bacteria-drug-resistance-revealed.html

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。