垂死的細(xì)菌吸收抗生素讓其他人生存和生長(zhǎng)

細(xì)菌有多種策略可以在抗生素中存活：對(duì)藥物產(chǎn)生遺傳抗性; 推遲增長(zhǎng); 或隱藏在保護(hù)性生物膜中。普林斯頓大學(xué)和加州州立大學(xué)北嶺分校(CSUN)研究人員的新成果揭示了另一種方法：自我犧牲。研究人員發(fā)現(xiàn)，在用特定抗菌分子處理的大腸桿菌群體中，一些垂死的細(xì)胞吸收了大量的抗生素，使其鄰居能夠存活并繼續(xù)生長(zhǎng)。研究人員創(chuàng)造了一種改良的綠色熒光版本的目標(biāo)抗生素，一種稱為L(zhǎng)L37的肽分子，由人類皮膚，氣道和其他經(jīng)常接觸外界細(xì)菌的器官自然產(chǎn)生。如上圖所示，通過(guò)一群細(xì)菌跟蹤發(fā)光分子的運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)抗生素在一部分垂死細(xì)胞中積聚。

普林斯頓大學(xué)機(jī)械和航空航天工程助理教授AndrejKošmrlj與CSUN團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)發(fā)了一個(gè)數(shù)學(xué)模型，以更全面地解釋這一現(xiàn)象并幫助進(jìn)一步研究。

該模型描述了面對(duì)不同濃度抗菌劑的細(xì)菌群體的動(dòng)態(tài)變化，顯示了死細(xì)胞如何隔離危險(xiǎn)分子并預(yù)測(cè)存活細(xì)胞的延遲生長(zhǎng) - 計(jì)算結(jié)果證實(shí)了Sattar Taheri-Araghi實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)。 CSUN的物理學(xué)和該研究的共同高級(jí)作者以及Košmrlj。

“該模型提供了實(shí)際工作原理的物理解釋，”Košmrlj說(shuō)。“我們有一個(gè)驚人的觀察結(jié)果，抗菌肽的關(guān)鍵抑制濃度取決于細(xì)菌的數(shù)量，我們的模型能夠解釋為什么會(huì)發(fā)生這種情況。”

Taheri-Araghi說(shuō)，盡管有了這種新的理解，但仍然存在關(guān)于分子水平發(fā)生的問(wèn)題。“這項(xiàng)研究為以前從未提出過(guò)的許多問(wèn)題打開(kāi)了大門(mén)。我們的研究結(jié)果對(duì)細(xì)菌的進(jìn)化產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響 - 已經(jīng)存在了數(shù)十億年 - 以及用于設(shè)計(jì)和管理新型抗生素的藥物“。

研究人員在eLife的 2018年12月18日發(fā)表的論文中報(bào)告了他們的研究結(jié)果。

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