抗藥性細(xì)菌如何建立防御
據(jù)領(lǐng)先的科學(xué)家稱,對(duì)數(shù)百種不同類型的致病細(xì)菌的運(yùn)作方式有了更深入的了解,這有助于為解決它們的影響鋪平道路。由Sheena Radford和Neil Ranson教授領(lǐng)導(dǎo)的利茲大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種名為BAM的蛋白質(zhì)復(fù)合物--β-桶組裝機(jī)器 - 的操作的新信息 - 它有助于將其他細(xì)菌蛋白質(zhì)插入細(xì)菌的最外層保護(hù)層。
為了使細(xì)菌傳播疾病,它們需要形成外膜,否則它們無法在它們生活的惡劣環(huán)境中存活。BAM復(fù)合物在這個(gè)過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,促進(jìn)無數(shù)蛋白質(zhì)插入該層,使其作為屏障正常工作,保護(hù)蟲子免受抗生素的攻擊。
隨著他們的新成果,Astbury結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)中心的研究人員表示,有可能設(shè)計(jì)出能夠阻止BAM復(fù)合物停止運(yùn)作的藥物。
Ranson教授說:“這是一種復(fù)雜的分子機(jī)器,可以使細(xì)菌保持活力,我們知道它的突變對(duì)細(xì)菌是致命的。
“其他實(shí)驗(yàn)室的一些漂亮的作品表明,BAM有兩種不同的形狀 - 開放式和封閉式 - 但開放形式似乎需要部分復(fù)雜的東西分崩離析。
“我們的工作首次展示了這個(gè)開放狀態(tài)下完整的BAM復(fù)合體?,F(xiàn)在我們已經(jīng)能夠以這種方式看到完整的結(jié)構(gòu),它為我們提供了關(guān)于BAM如何工作以及如何開發(fā)阻止其運(yùn)行的新線索“。
該研究使用位于牛津郡Harwell科學(xué)與創(chuàng)新園區(qū)的英國國家同步加速器科學(xué)設(shè)施Diamond Light Source的電子顯微鏡進(jìn)行。
然而,在大學(xué)投資自己最先進(jìn)的電子顯微鏡之后,現(xiàn)在可以在利茲校園進(jìn)行這項(xiàng)研究的后續(xù)步驟。這兩個(gè)顯微鏡構(gòu)成了Astbury結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)中心前沿設(shè)施的關(guān)鍵部分。
大學(xué)Astbury中心主任Radford教授說:“如果BAM不能發(fā)揮作用,細(xì)菌就無法生存,也無法傳播疾病。
“現(xiàn)在我們更多地了解BAM如何發(fā)揮作用的挑戰(zhàn),是科學(xué)界開發(fā)能夠針對(duì)它的藥物,并補(bǔ)充我們縮小的抗生素庫來治療細(xì)菌感染。”
這種新的理解將有助于尋找新的殺滅細(xì)菌的方法,這些細(xì)菌已經(jīng)對(duì)20世紀(jì)開發(fā)的藥物產(chǎn)生越來越大的抵抗力。
抗菌藥物耐藥性已成為近年來的一個(gè)主要問題,許多藥物用于治療從百日咳到沙門氏菌的感染,以及廣泛的醫(yī)院獲得性感染,失去其有效性。
以前,科學(xué)家使用X射線晶體學(xué),幾十年來一直是結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)的支柱,表明桶形BAM復(fù)合物可以以開放和封閉的形式存在。
BAM復(fù)合物位于革蘭氏陰性細(xì)菌的外膜內(nèi),并將其他蛋白質(zhì)插入膜中,在那里需要它們形成功能性保護(hù)層。如何發(fā)生這種情況并未得到正確理解,但認(rèn)為形狀的變化對(duì)于使其客戶蛋白質(zhì)進(jìn)入膜是必不可少的。
使用高度先進(jìn)的電子顯微鏡,Radford教授和Ranson教授現(xiàn)在通過從溶液中快速冷凍復(fù)合物,看到BAM處于開放狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。
開放狀態(tài)的先前結(jié)構(gòu)都缺少構(gòu)成完整BAM復(fù)合物的五種蛋白質(zhì)中的一種,稱為BamB。新的結(jié)果表明BAMB的打開可能發(fā)生在BamB那里,這改變了科學(xué)家思考BAM如何工作的方式。
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