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Science:霍乱弧菌掠夺其它细菌DNA的分子机理

  1. 霍乱弧菌
  2. 细菌
  3. DNA
  4. 机理
  5. T6SS
  6. 水平基因转移

来源:生物谷 2015-01-05 10:36

近日,来自瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的科学家通过研究阐明,霍乱弧菌可以利用很小的“矛”可以刺穿并且杀灭周围的细菌,随后“窃取”走这些细菌的DNA,这种机制称之为水平基因转移,霍乱弧菌利用这种机制就可以变得非常具有毒力,相关研究发表于国际著名杂志Science上。

2015年1月5日 讯 /生物谷BIOON/ --当霍乱弧菌感染机体小肠时就会引发霍乱,该疾病的主要特点为急性水样腹泻引发的严重脱水,近日,来自瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的科学家通过研究阐明,霍乱弧菌可以利用很小的“矛”可以刺穿并且杀灭周围的细菌,随后“窃取”走这些细菌的DNA,这种机制称之为水平基因转移,霍乱弧菌利用这种机制就可以变得非常具有毒力,相关研究发表于国际著名杂志Science上。

文章中,研究人员将霍乱弧菌所利用的“矛”一样的突起称之为6型分泌系统(T6SS,type VI secretion system),这种系统在许多细菌中都存在,当霍乱弧菌距离其它细菌非常近时其就会利用T6SS在附近细菌细胞表面打洞,进而引发这些细菌死亡,释放出遗传物质,随后霍乱弧菌就会吸收这些释放出来的遗传物质。

这种由T6SS引发的霍乱弧菌的掠夺行为是通过细菌的环境所诱发的,霍乱弧菌在自然状态下生活于水中,比如海洋,在那里其可以吸附到较小的浮游生物表面,以浮游生物表面的壳多糖为食物,当食物充足时细菌就会进入到恶性的生存模式下,其会吸附到周围细菌表面来杀灭这些细菌,“抢夺”这些细菌细胞中的DNA。

研究者Melanie Blokesch说道,本文中我们将霍乱弧菌暴露于上述环境中来研究其生存行为,我们检测了第七次霍乱大流行时的不同霍乱弧菌的生存方式,实验中我们将细菌置于壳聚糖表面,来刺激细菌的自然行为,结果显示,T6SS并不仅仅是霍乱弧菌所具有的天然生存系统,而其该系统还可以帮助促进基因在细菌间的传递,从而使得霍乱弧菌更加耐药。

利用DNA“收购”的模式,单个的霍乱弧菌就会吸收包含超过40个基因的DNA片段,从而使其更加具有竞争力,可以在极端条件下生存;水平基因转移是细菌间的一种广泛的现象,其可以帮助促进细菌毒力因子以及抗生素耐药性的分散,另外T6SS介导的杀细菌效应的激活也可以帮助细菌感染人类机体,从而引发难以治愈的慢性疾病。

最后研究者表示,本文的研究结果为进一步理解霍乱弧菌的致病机制提供了新的线索,也为后期开发治疗霍乱弧菌感染的新型疗法提供了希望和帮助。(生物谷Bioon.com)

本文系生物谷原创编译整理,欢迎转载!转载请注明来源并附原文链接。谢谢!

The type VI secretion system of Vibrio cholerae fosters horizontal gene transfer

Sandrine Borgeaud, Lisa C. Metzger, Tiziana Scrignari, Melanie Blokesch*

Natural competence for transformation is a common mode of horizontal gene transfer and contributes to bacterial evolution. Transformation occurs through the uptake of external DNA and its integration into the genome. Here we show that the type VI secretion system (T6SS), which serves as a predatory killing device, is part of the competence regulon in the naturally transformable pathogen Vibrio cholerae. The T6SS-encoding gene cluster is under the positive control of the competence regulators TfoX and QstR and is induced by growth on chitinous surfaces. Live-cell imaging revealed that deliberate killing of nonimmune cells via competence-mediated induction of T6SS releases DNA and makes it accessible for horizontal gene transfer in V. cholerae.

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