生物学家研究细菌的基因交换如何逃避抗生素

凯利帕尔默博士,生物科学助理教授在达拉斯,德克萨斯大学正在进行研究,旨在了解细菌获得抗生素抗性基因的潜在机制。

她的研究对人类健康有重要意义。尽管抗生素药物减少了疾病和死亡人数与细菌感染有关,这些药物的过度使用也导致一些传染性病原体适应抗生素,使药物更有效。

疾病控制和预防中心称,在美国,每年至少有200万人感染对抗生素耐药的细菌,至少有23000人死于这些感染的直接结果。

帕默的研究已经引起了美国国立卫生研究院的注意,最近授予她190万美元,五年授予研究收购了肠球菌的抗生素耐药性细菌,负责一些院内感染的罪魁祸首。中心主任迈克尔问:Zhang博士系统生物学和塞西尔·h·艾达绿色椅子达拉斯德州大学系统生物学科学,格兰特是一个合作者。

“我们的许多抗生素来自天然产物,”Palmer说。“土壤中微生物产生的化合物对其他微生物有抗生素作用。

”的主流理论之一为什么让这些细菌抗生素化合物是对抗竞争。但使抗生素的细菌抵抗抗生素。因此,许多编码抗生素抗性基因对他们自己的产品。”

随机的基因突变是一种细菌成为抗生素耐药,但另一种方法是通过交换彼此抗生素抗性基因在近距离,如人类的伤口或医院的表面。

在最近的一项研究中帕尔默和她的同事们阐明基因交换的过程称为共轭,,她告诉她的学生,就像细菌性。

“细菌可以通过结合抗生素抗性基因交换,要求他们满足物理接触,”Palmer说。“本研究的重点是试图了解细菌叫粪肠球菌歧视自己的遗传物质从其他的遗传物质在接合试图进入细胞。他们如何告诉自己的面目,防御机制被用来尝试关闭入侵?”

识别的过程,“我”和“不是我”细菌大肠杆菌是相当的了解,但发生了什么在粪大肠被一个大问号,帕默说。使用先进的基因测序技术,她和她的同事们决定,两种细菌使用相同的生化系统辨别自己的面目。

“这些细菌利用酶化学扫描每一个细胞内的遗传物质,并在一个特定的碱基序列,或字母,在DNA,他们添加一个名为一个甲基的化学成分,本质上是“标签”,材料,”Palmer说。“甲基成为“我”的一个信号。”

另一个酶巡逻细菌细胞,当它发现一个未标记的DNA序列,不属于酶破坏它。

“这不是一个完美的一道防线,是那些我感兴趣的动力,”Palmer说。“理解这些生物如何知道,在基础层面上,什么是‘自我’有望为科学家提供信息更有效的治疗。”

帕默的工作的一个潜在应用噬菌体疗法,即使用病毒来治疗细菌感染。近年来,美国食品和药物管理局批准喷雾混合的病毒可以安全地应用于肉类和家禽产品应对单核细胞增多性李斯特氏菌菌株,可引起人类严重的感染称为李氏杆菌病。

“噬菌体是一种病毒只感染细菌。他们不影响人类、动物或植物,这是一个重要的考虑因素,”Palmer说。

虽然没有噬菌体疗法已在美国被批准用于治疗人类细菌感染,帕尔默说,如果抗生素耐药性趋势继续下去,这种方法可能会提供拯救生命的替代品。

“噬菌体疗法依靠病毒将其DNA注入一个细菌细胞,”她说。“如果我们更好地理解enterococci和其他细菌如何辨别自己的DNA的入侵者,以及他们如何试图抵御入侵,这可能帮助我们学会避开那些防御和为未来开发噬菌体疗法更有效。”