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      細(xì)菌機器的三維圖像將毒素注入細(xì)胞并傳播抗生素抗性
      
			
      
				2019-06-26 10:06:10
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      專家預(yù)測，到2050年，抗生素耐藥細(xì)菌將導(dǎo)致與癌癥一樣多的死亡。現(xiàn)在，加州理工學(xué)院的科學(xué)家們第一次創(chuàng)造了一個分子結(jié)構(gòu)的三維圖像，許多不同的細(xì)菌用這種圖像將毒素泵入人體細(xì)胞，并將抗生素抗性基因傳播給其他細(xì)菌。了解這種結(jié)構(gòu)的架構(gòu)是實現(xiàn)其效果的第一步。
      

      細(xì)菌機器的三維圖像將毒素注入細(xì)胞并傳播抗生素抗性
      

      該研究是在生物物理學(xué)和生物學(xué)教授，以及霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員Grant Jensen的實驗室進行的。描述這項工作的論文首次出現(xiàn)在3月23日的EMBO報告中。
      

      研究人員專門研究了軍團菌，這種細(xì)菌會導(dǎo)致退伍軍人癥，這是一種嚴(yán)重且常常致命的肺炎。當(dāng)軍團菌侵入人體細(xì)胞時，它會將自身包裹在保護性囊泡中并打開分子結(jié)構(gòu)，稱為IV型分泌系統(tǒng)。分子“機器”位于細(xì)菌的細(xì)胞膜上，并將數(shù)以萬種不同類型的有毒分子射入人體細(xì)胞，劫持細(xì)胞通路并壓倒細(xì)胞的防御系統(tǒng)。
      

      一些IV型分泌系統(tǒng)被認(rèn)為有助于在整個細(xì)菌群體中傳播抗生素抗性基因。
      

      “了解IV型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對于開發(fā)新型抗生素以使其失效至關(guān)重要，”第一作者和博士后學(xué)者Debnath Ghosal說。“雖然這項研究只關(guān)注軍團菌的分泌系統(tǒng)，但許多細(xì)菌使用了一種非常相似的機器 - 例如導(dǎo)致胃癌，Q熱和百日咳的病原體。”
      

      為了對結(jié)構(gòu)進行成像 - 直徑為40納米，大約是人眼看不到的1000倍 - 研究人員采用了一種稱為電子低溫斷層掃描的技術(shù)。在這種方法中，細(xì)菌被活活凍結(jié)，然后在強大的電子顯微鏡下旋轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生一系列2-D圖像，可以數(shù)字重建成3-D圖像。這是細(xì)菌中第一種IV型機器的圖像。
      

      成像顯示該結(jié)構(gòu)被塑造成同心拱形，如Wi-Fi的符號。了解結(jié)構(gòu)最終應(yīng)該有助于設(shè)計可以阻止機器的藥物。Ghosal說，開發(fā)一種甚至可以使分泌系統(tǒng)中的一種核心蛋白成分失效的藥物，可以使人體細(xì)胞抵御細(xì)菌感染。
      

      “目前大多數(shù)抗生素都專注于破壞包含細(xì)菌細(xì)胞的細(xì)胞膜，阻止其復(fù)制，”Jensen說。“開發(fā)針對細(xì)菌細(xì)胞不同方面的新抗生素，如IV型分泌系統(tǒng)，將使我們能夠以其他方式阻止感染。”
      

      該論文的標(biāo)題是“通過電子冷凍斷層掃描術(shù)的軍團菌點/ Icm IV型分泌系統(tǒng)的原位結(jié)構(gòu)”。除了Ghosal和Jensen之外，共同作者還有加州理工學(xué)院的研究科學(xué)家Yi Wei Chang，華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院和佛羅里達(dá)大學(xué)的Kwang Cheol Jeong以及華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Joseph Vogel。資金由美國國立衛(wèi)生研究院和國家過敏和傳染病研究所提供。
      
			

			
        
      
			
      
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