研究人員發(fā)現(xiàn)阻礙細(xì)菌生長的新毒素

一項(xiàng)國際研究合作發(fā)現(xiàn)了一種新的殺細(xì)菌毒素，這種毒素有望影響超級細(xì)菌感染性疾病。

今天，在《自然》雜志上發(fā)表了這種抑制生長的毒素的發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌將這種毒素注入到競爭細(xì)菌中以獲得競爭優(yōu)勢。

該發(fā)現(xiàn)是麥克馬斯特大學(xué)生物化學(xué)與生物醫(yī)學(xué)系助理教授約翰·惠特尼和麻省理工學(xué)院生物學(xué)教授邁克·勞布共同研究的結(jié)果。

惠特尼和他的博士 McMaster的Michael G. DeGroote傳染病研究所的學(xué)生Shehryar Ahmad正在研究細(xì)菌在遇到新毒素時(shí)如何分泌抗菌分子。這種毒素是一種抗菌酶，研究人員以前從未見過這種酶。

在確定了這種毒素的分子結(jié)構(gòu)之后，惠特尼和艾哈邁德意識到，它類似于合成眾所周知的稱為(p)ppGpp的細(xì)菌信號分子的酶。該分子通?？梢詭椭?xì)菌在壓力條件下生存，例如接觸抗生素。

艾哈邁德說：“這種毒素的3-D結(jié)構(gòu)起初令人困惑，因?yàn)闆]有已知的毒素看起來像制造(p)ppGpp的酶，而(p)ppGpp本身不是毒素。”

McMaster團(tuán)隊(duì)?wèi)岩稍摱舅乜赡芡ㄟ^過量產(chǎn)生有害數(shù)量的(p)ppGpp殺死細(xì)菌，因此與美國霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所的研究員Laub分享了他們的發(fā)現(xiàn)。

Laub實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員Boyuan Wang專攻(p)ppGpp信號傳導(dǎo)，研究了新發(fā)現(xiàn)的酶的活性。他很快意識到，這種酶不是產(chǎn)生(p)ppGpp，而是產(chǎn)生了一個(gè)被人們理解卻不多的相關(guān)分子，稱為(p)ppApp。不知何故，(p)ppApp的產(chǎn)生對細(xì)菌有害。

研究人員確定，這種酶毒素的快速生成(p)ppApp消耗了細(xì)胞中稱為ATP的分子。ATP通常被稱為“細(xì)胞的能量貨幣”，因此當(dāng)ATP的能量耗盡時(shí)，必不可少的細(xì)胞過程就會(huì)受到損害，細(xì)菌會(huì)死亡。

惠特尼說：“我發(fā)現(xiàn)，進(jìn)化本質(zhì)上使酶“重新利用”了一種酶，這種酶通?？梢詭椭?xì)菌在抗生素治療后幸存，相反，它已被部署為抗菌武器。

在麥克馬斯特大學(xué)進(jìn)行的研究由加拿大健康研究所資助，并隸屬于麥克馬斯特大學(xué)的CIHR感染與免疫研究所(CIHR-III)，并獲得了戴維·布雷利抗生素發(fā)現(xiàn)中心的額外資助。麻省理工學(xué)院的研究得到了霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所和美國國立衛(wèi)生研究院的支持。

“這是一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)，對開發(fā)替代抗生素具有潛在的潛在意義，這是抗微生物耐藥性的全球優(yōu)先事項(xiàng)。令人振奮的是，看到像惠特尼博士這樣的加拿大年輕研究人員正在蓬勃發(fā)展并成為該領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，”他說。 Charu Kaushic是CIHR-III的科學(xué)總監(jiān)，也是McMaster的病理學(xué)和分子醫(yī)學(xué)教授。