細菌洗牌基因以根據(jù)需要發(fā)展對抗生素的耐藥性
抗生素耐藥性(有害細菌能夠通過抗生素治療生存的能力)正在成為日益嚴重的威脅。這使得治療威脅生命的感染(包括結(jié)核病，MRSA和淋病)變得更加困難，甚至增加了進行小規(guī)模手術(shù)的風險。
為了解決抗生素耐藥性，研究人員首先需要了解的一件事是如何從一開始就阻止耐藥性的發(fā)生。我最近與牛津大學(xué)同事進行的一項研究通過表明細菌可以巧妙地重新排列其遺傳基因來逃避抗生素的作用，從而幫助增加了人們對細菌的了解。
細菌具有多種抗藥性進化方式。它們可以突變以防止抗生素靶向它們，這可以通過修飾抗生素起作用的細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)來完成。他們還可以獲取基因，幫助他們生產(chǎn)抗生素的破壞分子，稱為酶。
但是，所有這些策略都會帶來抗藥性成本。產(chǎn)生抗性酶需要大量能量。修飾的蛋白質(zhì)也不能像以前一樣有效。這兩個因素都會嚴重阻礙細菌的生長，并且在不使用抗生素的情況下，它們的**速度會變慢。這導(dǎo)致抗藥性細菌失去了與其他細菌爭奪寶貴營養(yǎng)素和資源的競爭，威脅了它們的生存。
但是，抗藥性細菌已經(jīng)找到了一種對抗生素產(chǎn)生抗藥性的方法，同時又限制了與之相關(guān)的成本。我最近的研究表明，一種涉及整合子的機制如何為細菌提供了令人難以置信的潛力，使其可以在降低能源成本的同時獲得高水平的抗性。這使抗生素抗性細菌更容易生存和繁殖。
整數(shù)是細菌特有的DN**段，可使細菌儲存從其他抗性細菌獲得的基因。這些抗性基因在細菌基因組中一個接一個地排列，形成“陣列”。基因在陣列中的位置對細菌的抗藥性水平有很大影響。
陣列開始時存在的基因被大量表達(這意味著它們正在被積極使用)并提供高水平的抗性。背面的基因保持沉默，可以低成本保存，從而減少了它們對細菌的影響。
最重要的是，整合素具有一個奇妙的技巧：一種稱為整合酶的酶，當細菌處于危險之中時，該酶可使細菌切斷并移動陣列中的基因。人們認為整合酶為細菌提供了“改組”其基因順序的能力，從而使細菌能夠按需調(diào)節(jié)其抗藥性水平。我們的研究是第一個檢驗該假設(shè)的研究。
為了了解整合素對細菌的有用性，我們在實驗室中構(gòu)建了定制的整合素，該整合素在最后一個位置包含一個相關(guān)的抗性基因。一些被制成具有功能失調(diào)的整合酶，這將阻止它們能夠移動其基因。這使我們能夠測量基因改組對抗生素耐藥性的影響。
然后，我們使用了一種稱為實驗進化的方法，在這種方法中，我們以增加劑量的抗生素挑戰(zhàn)細菌，并觀察了它們存活的時間。這項技術(shù)使我們能夠直接測量細菌在抵抗力發(fā)展方面的表現(xiàn)。
我們發(fā)現(xiàn)，可以重排其基因的細菌比不能重排的細菌存活時間更長，抗藥性進化的頻率更高。這表明整合素如何響應(yīng)細菌的治療而幫助細菌發(fā)展出高水平的抗生素抗性。
有趣的是，這種改組通常與細菌中其他抗性基因的丟失有關(guān)。通過對基因進行改組以對我們選擇的抗生素產(chǎn)生抗藥性，細菌在此過程中失去了一些其他抗藥性基因，再次變得易受其他抗生素的侵害。
新策略
我們研究的結(jié)果提供了潛在的策略來抵消整合素及其在抵抗力發(fā)展中的作用。例如，可以將抗生素與可以抑制酶整合以減少基因改組的藥物聯(lián)合使用。阻止細菌“ SOS反應(yīng)”(細菌對抗生素的最后手段)的藥物也將限制整倍體改組。所謂的“抗進化”藥物不是直接殺死細菌，而是有助于防止耐藥性的進化，目前是一個活躍的研究領(lǐng)域。
另一個選擇是利用整聯(lián)改組通過循環(huán)通過不同的抗生素來促進抗性基因的喪失。這將以一種使細菌對以前無法使用的抗生素敏感的方式引導(dǎo)細菌的進化。
整數(shù)最早在數(shù)百萬年前就已經(jīng)進化了。但是現(xiàn)在，他們發(fā)現(xiàn)自己是細菌適應(yīng)人類使用抗生素并發(fā)展出對細菌耐藥性的獨特機制。
盡管抗生素每年可以挽救無數(shù)生命化妝網(wǎng)課平臺哪個好，但也必須謹慎使用它們，以避免抗生素抗性細菌和疾病的進一步擴散。更好地了解細菌如何產(chǎn)生抗藥性將使我們能夠改進我們目前使用的抗生素以及將來將要開發(fā)的抗生素的使用方式。
標簽： 細菌 基因 耐藥性
