基因发现驱动器切换假单胞菌感染慢性急性

免疫系统较弱的人在不断的感染风险。铜绿假单胞菌,一个共同的环境细菌,可以在不同的身体部位,如肺部,导致持续的慢性感染,可以持续一生,囊性纤维化患者的常见。

但细菌有时可以改变他们的行为和进入血流,引起急性和慢性局部感染成为潜在的致命的。尽管几十年的研究在实验室环境中,过渡开关如何以及为什么发生在人类仍然未知。

然而,佐治亚理工学院的研究人员已经确定了背后的主要机制之间的过渡慢性和急性铜绿假单胞菌感染。马文怀特利-生物科学学院的教授和判决h和纳尔逊·d·埃贝尔椅子在分子和细胞生物学“彭博曹,怀特利的实验室的博士后研究员,他发现了一个基因驱动开关。通过测量细菌基因表达在人类组织样本,研究人员发现了一种生物标志物的过渡。

他们的研究成果发表在《自然》可以告诉的发展未来治疗危及生命的急性感染。

根据怀特利和曹,细菌,像动物,是通用的,根据他们的环境不同。人以慢性感染可能是好的一天,但是体内环境的改变可以导致细菌改变他们的行为。这可能导致急性感染,一个人可以开发脓毒症,需要立即治疗。

“多年来,人们一直在研究这些细菌在控制的实验室环境中,尽管实验室是大多数微生物从未见过,”怀特利说。“我们的研究了一种新颖的方式直视人类宿主细菌的行为。”

研究人员选择了看人类组织样本的慢性细菌性肺和伤口感染。利用基因测序技术,Whiteley和曹测量的所有类型的mRNA水平存在于细菌。信使rna编码的蛋白质在细胞做所有的工作,所以通过测量细菌的mRNA水平,可以推断出细菌的行为。

铜绿假单胞菌拥有约6000个基因,怀特利和曹发现一个特别的基因,称为PA1414——是人类组织样本中高度表达的比所有其他成千上万的基因的总和。水平如此之高,起初,曹和怀特利认为PA1414 mRNA的数量可能是工件——一个与测序相关故障的方法。

”这个特定的基因表达的不是很标准的实验室环境,所以它是引人注目的看到这些水平,”曹说。”,在这一点上,基因的功能尚不清楚。”

研究人员还发现,低氧驱动的高表达基因。这是一种常见的细菌感染的环境特点,在慢性感染细菌经常遇到缺氧。进一步的测试表明,该基因也调节细菌在低氧条件下呼吸。

有趣的是,研究人员发现,而不是编码蛋白质的基因编码一个小RNA在细菌呼吸起着至关重要的作用。他们给这个小RNA SicX (sRNA诱导物的慢性感染X)。

研究人员然后测试的功能基因在不同动物感染模型。他们观察到,当SicX不是礼物,慢性感染的细菌很容易传播到全身,引起全身感染。比较允许研究人员确定基因促进慢性局部感染是很重要的。此外,研究还表明,SicX立即减少的表达在过渡从慢性急性感染,建议SicX chronic-to-acute开关可能作为生物标志物。

“换句话说,没有小RNA,细菌变得焦躁不安,去找氧气,因为他们需要呼吸像我们需要呼吸,”怀特利说。“这需要使细菌进入血液中。现在,我们知道氧气水平调节这种转变。”

拥有一个更好的指示,当感染可能会进入血液循环系统的治疗方法的范式转变。

“如果你能预测何时会发生急性感染,病人可以在家诊断测试来确定当他们可能需要接受治疗之前,感染变得致命,”怀特利说。

这项研究提供了长期问题的答案如何以及为什么成为急性慢性感染。研究者的发现也开放机会发展疗法这一目标这个特定分子行为与铜绿假单胞菌感染有关。

“慢性假单胞菌感染通常是一线抗生素高度耐药,”曹说。通过针对这个小RNA,我们可能会改变的生活方式使它更容易受到细菌抗生素治疗,实现更大的间隙感染的危险。”

参考:曹P,弗莱明D,穆斯塔法·等。铜绿假单胞菌小RNA调节慢性和急性感染。自然。2023,618 (7964):358 - 364。doi:10.1038 / s41586 - 023 - 06111 - 7

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