微生物组

从人体微生物组计划(2007年)到国家微生物组计划(2016年),美国酝酿了十年,各国也对微生物组研究投入了大量努力。微生物组学研究发展非常快,肠道微生物组与人体的多种疾病相关联,深刻影响了疾病的治疗和临床研究,包括体重、糖尿病、免疫系统、肠道疾病、代谢疾病、炎症、心脏病、大脑神经系统等等,被认为是人体的“第二基因库”。

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Nat Commun:应对全球细菌耐药性问题 科学家鉴别出创新性抗生素开发的新靶点

来源:本站原创 2017-11-09 21:09

2017年11月9日 讯 /生物谷BIOON/ --日前,一项刊登在国际杂志Nature Communications上的研究报告中,来自巴西和法国的研究人员通过研究开发了一种新策略,这种新型策略或能用来治疗由耐药性病原体引发的感染。这项研究旨在开发增强抵御芽胞杆菌的新型策略,芽胞杆菌包括了能引发人类多种疾病的棒状或圆柱形细菌,比如大肠杆菌、铜绿假单胞菌和幽门螺杆菌等。

图片摘自:Carlos Contreras-Martel et al.

研究者Andrea Dessen表示,这项研究为我们后期开发与当前药物具有完全不同作用机制的新型抗生素提供了新的线索和希望;这项研究中,研究者对细菌细胞壁的形成过程进行了深入的理解,细菌所拥有的这种半刚性结构(细胞壁结构)能够包裹整个细菌菌体,其对于细菌生存非常必要,此外研究者还调查了如何使得多种细菌抗生素药物变得更加敏感以及无法产生耐药性的机制。

细胞壁就好像渔网一样,其具有特殊的网状结构,主要由肽聚糖组成,而肽聚糖组则是由糖类及和肽类相关的氨基酸组合在一起形成的一种聚合物,其能保护细菌抵御渗透压的有害影响,同时还能够确保细菌的细胞形状合适不受影响;另外,细菌细胞壁中还含有多种类型的毒力因子,这些分子能够帮助细菌躲避宿主机体免疫系统的防御机制,并且成功感染宿主。

当细胞分裂后,细菌所含有的特殊杆菌蛋白就需要进行结合来确保子代细胞的形状合适,这种结合作用就能够形成名为“elongasome”的多蛋白复合体,这项研究中,研究人员首次成功分离到了由蛋白质PBP2和MreC形成的复合体的中枢部位,同时研究人员还利用X射线晶体衍射学技术清楚阐明了这种复合体的三维结构。

下一步研究者将会利用工程化操作来制造MreC的突变体版本,这种突变体MreC会在同PBP2结合部位形成氨基酸的改变,体外实验结果表明,这种修饰后的蛋白质不再会同PBP2蛋白相互作用来形成复合体了。幽门螺杆菌能够通过遗传修饰来表达MreC蛋白突变体,研究人员发现,当幽门螺杆菌被置于培养皿中进行生长时,其就无法形成胶囊状的形状,而且会很快死亡,这种对MreC蛋白的改变的确会影响到细胞壁的形状,因此PBP2-MreC复合体的形成对于芽胞杆菌的存活及细胞壁的延伸非常重要,相关研究也能帮助研究人员寻找新型分子来干扰两种蛋白质的相互作用,从而有效杀灭引发机体疾病的感染性病原体。

从原则上来讲,研究人员所开发的新型策略仅能够有效抵御具有细长细胞壁的细菌,这其中就包括鲍氏不动杆菌,WHO将该菌列为当前最具危险性的病原体之一,因为鲍氏不动杆菌会对大多数药物产生获得性的耐药性;据研究者介绍,另外一个主要的威胁就是肺炎克雷伯菌,该菌具有细长的形状;最近在美国一名妇女因感染肺炎克雷伯菌而死亡,而从该女性机体中分离到的肺炎克雷伯菌对26种抗生素都耐受。

如今,全球耐药性细菌的问题非常严重,而且这一问题并没有得到政府和制药公司应有的重视,未来细菌耐药性的问题或许还会日趋严重,这就需要研究人员通力合作开发出新型的抗生素来有效应对细菌耐药性的问题。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Carlos Contreras-Martel, Alexandre Martins, Chantal Ecobichon, et al. Molecular architecture of the PBP2–MreC core bacterial cell wall synthesis complex. Nature Communications 8, Article number: 776 (2017) doi:10.1038/s41467-017-00783-2

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