細菌“親密行為”或解釋抗生素耐藥性成因

據2022年6月13日發表在《自然·微生物學》雜志上的論文，由英國倫敦帝國理工學院的研究人員領導的小組發現了細菌交換DNA并產生耐藥性的新細節。研究人員表示，這些發現是理解細菌如何接合配對方面取得的關鍵進展，將使人們能夠預測新出現的耐藥質粒在高危細菌病原體中的傳播。

有害細菌對抗生素產生耐藥性的主要途徑之一，是從其他已經具有耐藥性的細菌中獲取DNA。這種DNA交換是通過一種稱為“接合”的過程進行的，類似于細菌交配。在該過程中，兩個細菌形成親密的連接，其中一個將DNA包轉移給另一個。

這一發現很重要，因為抗生素耐藥性正導致以前可以治療的疾病變得致命。據專家預測，到2050年，可能有1000萬人死于耐藥菌感染。了解細菌接合的分子基礎可以使研究人員開發出減緩細菌耐藥性傳播的新方法。

自從20世紀40年代發現細菌接合以來，人們對兩個細菌細胞如何相互接觸以轉移DNA做了大量研究。然而，供體和受體細菌產生親密附著，從而實現高效DNA轉移的機制尚不清楚。現在，研究人員發現了調節這些親密接觸的蛋白質。

質粒是位于細菌細胞內但與主要染色體DNA分開復制的DNA包。它們攜帶少量可以編碼某些功能的基因，包括對抗菌藥物的耐藥性。

研究小組發現，在接合過程中，來自供體細菌的一種名為TraN的蛋白質充當“插頭”，將自身附著在受體細菌中獨特的外膜受體或“插座”上。通過接合方式共享的質粒表達TraN蛋白的4種變體中的一種，每個變體與受體細菌中的一個特定外膜受體結合，從而使質粒能夠從一個細胞有效轉移到另一個細胞。

“細菌耐藥性的傳播是一個影響全球人類健康的嚴重問題，我們迫切需要新的工具來應對它。”帝國理工學院生命科學系和MRC分子細菌學與感染中心的首席研究員加德·弗蘭克爾教授說，“了解并最終阻止細菌之間‘分享逃避抗菌藥物的能力的過程，將大大有助于阻止耐藥性的傳播。”

該團隊正在繼續研究TraN蛋白和受體的相互作用，希望這項工作能為開發出阻止細菌耐藥性傳播的新方法奠定基礎。