掠奪性細(xì)菌 尋求新一類抗生素
2016年,世界衛(wèi)生組織將抗生素耐藥性列為“當(dāng)今全球健康,糧食安全和發(fā)展面臨的最大威脅之一”。該公告列舉了越來越多的感染病例,例如結(jié)核病和淋病,由于對目前抗生素治療的抵抗力增加,每年都越來越難以治療。然而抗生素是必不可少的 - 沒有它們,人類就會(huì)受到持續(xù)感染的困擾。那么,確保持續(xù)治療的同時(shí)解決阻力上升驚人的問題的解決方案是什么?
一種潛在的解決方案在于一種獨(dú)特的捕食性細(xì)菌,它以其他細(xì)菌為食,例如引起疾病的細(xì)菌。這組肉食動(dòng)物被稱為“活抗生素”,引起了研究人員的關(guān)注,包括沖繩科學(xué)技術(shù)研究生院(OIST)的研究人員。在最近發(fā)表的一篇關(guān)于ACS合成生物學(xué)的論文中,OIST的研究人員已經(jīng)邁出了對一種如此微小的食人族B. bacteriovorus進(jìn)行遺傳操作的第一步。他們已經(jīng)確定了可以允許操縱影響這種細(xì)菌掠奪性行為的基因的工具。“在未來,我們希望控制細(xì)菌的捕食 - 捕食的時(shí)間和程度,”核酸化學(xué)和工程部門的Mohammed Dwidar博士和該論文的第一作者解釋說。“[目前]我們?nèi)狈镜墓こ坦ぞ邅韺?shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。”
B. bacteriovorus對人類無害,但對其獵物 - 革蘭氏陰性菌也是致命的 - 其中包括大腸桿菌,沙門氏菌,軍團(tuán)菌等壞人。因此,能夠控制它可能會(huì)治療許多不同類型的感染。然而,由于其不尋常的捕食性和其他獨(dú)特的特征,B. bacteriovorus的遺傳操作受到限制。
OIST研究人員使用核糖開關(guān),這是已知在其他細(xì)菌中發(fā)揮良好作用的基因表達(dá)控制工具,以應(yīng)對理解和操縱B. bacteriovorus捕食的挑戰(zhàn)。表達(dá)基因的方式遵循特定途徑 - 通過轉(zhuǎn)錄將DNA轉(zhuǎn)化為RNA,通過翻譯將RNA轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì),然后蛋白質(zhì)發(fā)揮不同的功能。核糖開關(guān)在翻譯階段進(jìn)入。通過在RNA鏈的開頭放置核糖開關(guān),然后用化學(xué)物質(zhì)“激活”它,核糖開關(guān)可以啟動(dòng)或阻止RNA被翻譯成蛋白質(zhì)。
對于他們的研究,OIST的研究人員將核糖開關(guān)插入到一個(gè)被認(rèn)為對B. bacteriovorus的捕食行為很重要的基因中:flagellar sigma factor fliA。然后他們用化學(xué)茶堿激活它。將修飾的細(xì)菌與一些美味的大腸桿菌獵物一起放入培養(yǎng)皿中后,改良的B. bacteriovorus在茶堿存在下似乎比不存在時(shí)更快地繁殖。這種更快的增殖意味著B. bacteriovorus消耗它的獵物更快,因此繁殖更快。這反過來表明,茶堿可以控制捕食性生命周期。
除了“活性抗生素”最終目標(biāo)之外,還有更多可能易于操作的B. bacteriovorus細(xì)胞的潛在用途。“人們想要的是沒有化學(xué)物質(zhì)的有機(jī)食品,”Dwidar博士解釋說。“對于一些植物病害,捕食性細(xì)菌可能是抗菌劑的潛在安全替代品。我們也可以將它用于工業(yè),例如水處理廠。”“未來,你可以將這些細(xì)菌噴灑在新鮮食物上以防止食物中毒,”參與研究的Yohei Yokobayashi教授補(bǔ)充說。
有了OIST研究人員的研究成果,下一步就是要了解更多關(guān)于B. bacteriovorus和可能能夠控制其行為的工具,以便有一天能夠?qū)崿F(xiàn)其完全的抗生素潛力。
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