實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家在抗生素抗性生物恐怖主義試劑中發(fā)現(xiàn)了新的基因突變

勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)的研究人員發(fā)現(xiàn)了可用于生物恐怖襲擊的抗生素抗性土拉弗朗西斯菌的新基因突變。突變賦予對(duì)環(huán)丙沙星(Cipro)的抗性，環(huán)丙沙星是最常見(jiàn)的抗生素治療之一。F. tularensis是一種A類選擇劑，是對(duì)公共健康和安全構(gòu)成最大風(fēng)險(xiǎn)的生物和毒素的名稱，例如引起炭疽和鼠疫的微生物。發(fā)表在PLOS ONE上的論文被認(rèn)為是第一個(gè)在整個(gè)基因組中搜索變異的研究。

“這個(gè)觀點(diǎn)允許你看到我們不知道的新突變。如果你不做這種類型的研究，你將會(huì)錯(cuò)過(guò)其他導(dǎo)致細(xì)菌抵抗的機(jī)制。所以做一個(gè)基因組LLNL生物學(xué)家和主要作者Crystal Jaing說(shuō)，這項(xiàng)研究讓您可以更全面地了解正在發(fā)生的事情。

該研究除了觀察已知變異外，還發(fā)現(xiàn)假定蛋白質(zhì)，天冬酰胺合成酶和糖轉(zhuǎn)氨酶/ perosamine合成酶中的抗性突變。

識(shí)別功能性突變使科學(xué)家能夠開(kāi)發(fā)診斷測(cè)試，以便在幾小時(shí)內(nèi)確定生物武器釋放是否具有抗生素抗性以及是否可能被操縱更具致病性或其他原因。時(shí)間是重要的，特別是在F. tularensis的情況下，因?yàn)樗梢宰鳛闅馊苣z傳播，這使得它難以容納。如果醫(yī)生不知道該菌株對(duì)Cipro有抗藥性，患者可能在感染的晚期階段才能獲得有效的治療。

無(wú)論是應(yīng)對(duì)生物恐怖主義還是日常診所，這些測(cè)試都可以讓醫(yī)生在開(kāi)始治療前確定感染是否對(duì)某些抗生素有抗藥性。大多數(shù)情況下，當(dāng)患者患有細(xì)菌或病毒感染時(shí)，醫(yī)生必須依靠過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)試驗(yàn)。Cipro經(jīng)常被假定為首選，假設(shè)它通常是有效的。

LLNL團(tuán)隊(duì)使用DNA測(cè)序和DNA微陣列檢查整個(gè)基因組。DNA微陣列使用1×3英寸載玻片，每個(gè)載玻片上印有約400,000個(gè)DNA序列點(diǎn)，以比較抗生素抗性F. tularensis樣品和敏感參考樣品。每個(gè)都有一個(gè)熒光標(biāo)簽，使序列在它們匹配的地方點(diǎn)亮，而斑點(diǎn)在有突變的地方看起來(lái)很暗。

他們還使用蛋白質(zhì)建模來(lái)預(yù)測(cè)由突變引起的結(jié)構(gòu)和功能變化，并將模擬與已知蛋白質(zhì)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比較。結(jié)構(gòu)變化可以防止抗生素藥物與靶蛋白結(jié)合，使其減少或無(wú)效。

“知道這種突變是否存在任何結(jié)構(gòu)性影響將有助于我們推斷潛在的功能變化可能是什么，”Jaing說(shuō)

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