深入了解细菌如何获得耐药性

研究人员已经成像了结合的一个主要组成部分——细菌用来相互分享DNA的过程。

在结合过程中，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常见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抗药性。

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标。 蒂亚戈·科斯塔博士 MRC分子细菌学与感染中心和生命科学系

因此，更好地理解结合可以让科学家找到方法来阻止这一过程，减少抗菌素耐药性的传播。

尽管自20世纪40年代以来人们就对共轭现象进行了研究，但其机理背后的原子细节尚不清楚。现在，来自伦敦帝国理工学院和伦敦玛丽女王大学第一次对整个过程的关键部分进行成像。

研究结果发表在自然通讯这是了解细菌如何获得耐药性以及如何阻止它们产生耐药性的重要一步。

首席研究员蒂亚戈·科斯塔博士，来自MRC分子细菌学和感染中心而且生命科学系他说:“我们的发现为加速我们对基因转移导致细菌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标。”

该团队研究了大肠杆菌细菌。当一个大肠杆菌当一个细菌想要启动与另一个细菌的结合时，它使用IV型分泌系统(T4SS) -一种伸向并穿透另一个细菌的结构。

许多类型的细菌使用T4SS进行一系列过程，包括在感染时将有毒蛋白质注射到我们自己的细胞中，或在竞争资源时将毒素注射到竞争的细菌细胞中杀死它们。

在结合过程中，并不是有毒的蛋白质被转移，而是自由分布的DNA片段给细菌带来了优势——包括抗菌素耐药性。这些DNA片段甚至可以转移到不同种类的细菌中，传播对新病原体的耐药性。

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。 Himani阿明 生命科学系

T4SS由三部分组成。研究小组能够成像称为外膜核心复合物的部分，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，抓住邻近的细菌，DNA将被转移到那里。

使用冷冻电子显微镜技术获得的图像显示，外膜核心复合物由两个具有非常灵活连接器的同心蛋白质环组成。这种结构具有高度的灵活性，研究人员认为，这有助于菌毛在伸向其他细菌时的伸展和收缩。

论文的第一作者Himani Amin女士也来自生命科学系，她说:“我们的结构通过展示非凡的蛋白质组织，揭示了外膜核心复合体的迷人新见解。”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。”

研究小组现在想要成像剩余的共轭物T4SS大肠杆菌，充分详细地揭示了其全部功能，向科学家展示了如何破坏这一过程，从而减少抗菌素耐药性的转移。

参考:阿明H，伊兰戈万A，科斯塔TRD。来自共轭型IV分泌系统的外膜核心复合物的结构。Nat Commun。2021; 12(1): 6834。doi:10.1038 / s41467 - 021 - 27178 - 8

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