最近，來(lái)自印第安納大學(xué)的一項(xiàng)新研究揭示了關(guān)鍵蛋白質(zhì)在幫助細(xì)菌“吸收”環(huán)境中的DNA的機(jī)制。

利用新的成像方法，科學(xué)家們首次看到細(xì)菌如何利用鞭毛與環(huán)境中的DNA結(jié)合。通過(guò)揭示該過(guò)程涉及的機(jī)制，該結(jié)果可能有助于加快研究阻止細(xì)菌感染的新方法。

這項(xiàng)新研究發(fā)表在最近的《 PLOS Genetics》雜志上。

文章作者，助理教授Ankur Dalia說(shuō)：“細(xì)菌鞭毛與DNA結(jié)合的能力是細(xì)菌進(jìn)化過(guò)程中出現(xiàn)的新特征，也是影響現(xiàn)有抗菌藥物活性的主要原因，對(duì)這一過(guò)程其內(nèi)在機(jī)制的理解可以幫助制定更好的抗菌措施。

“吞噬-整合”來(lái)自環(huán)境中的遺傳物質(zhì)是細(xì)菌在不斷進(jìn)化中形成的特征，細(xì)菌通過(guò)該過(guò)程整合了來(lái)自其他微生物的特點(diǎn)，其中包括產(chǎn)生抗生素耐藥性的基因。

抗生素的濫用會(huì)加快病原菌的進(jìn)化以產(chǎn)生廣泛的耐受性。因此，目前針對(duì)阻止耐藥性細(xì)菌感染的新方法的需求正在不斷增長(zhǎng)。據(jù)估計(jì)，到2050年每年將有1000萬(wàn)人死于抗藥性細(xì)菌感染。

作者稱，盡管在顯微鏡下細(xì)菌的鞭毛看起來(lái)像是微小的“手臂”，但它們實(shí)際上更像是一種能夠快速組裝，然后不斷拆解的裝置。鞭毛結(jié)構(gòu)中的每個(gè)“片段”實(shí)際上是被稱為“菌毛蛋白”的蛋白質(zhì)亞基，而后通過(guò)組裝形成纖維狀結(jié)構(gòu)。

文章第一作者，Jennifer Chlebek博士補(bǔ)充說(shuō)：“此前研究表明，鞭毛的聚合和解聚過(guò)程中牽涉到兩個(gè)主要的動(dòng)力蛋白。在這項(xiàng)研究中，我們則發(fā)現(xiàn)解聚過(guò)程還涉及第三種動(dòng)力蛋白，并且我們闡明了其工作原理。”

此前研究揭示的控制菌毛活性的兩個(gè)動(dòng)力蛋白分別為：構(gòu)建鞭毛的蛋白PilB和解構(gòu)鞭毛的PilT。這些蛋白質(zhì)通過(guò)消耗ATP運(yùn)行。在這項(xiàng)研究中，研究人員表明，關(guān)閉PilT的活性并不能完全防止菌毛的解聚。他們發(fā)現(xiàn)，即使PilT處于非活動(dòng)狀態(tài)，第三個(gè)運(yùn)動(dòng)蛋白PilU也可以促進(jìn)菌毛解聚的發(fā)生，盡管其速度相比野生型要慢五倍。研究人員還發(fā)現(xiàn)，同時(shí)關(guān)閉兩種解聚蛋白的活性會(huì)使解聚過(guò)程的速度下降50倍。

此外，研究發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)關(guān)閉PilU也會(huì)影響鞭毛解聚的強(qiáng)度。該研究還表明，PilU和PilT不會(huì)相互交流，他們彼此獨(dú)立，以某種方式相互協(xié)調(diào)以介導(dǎo)鞭毛的回縮。

資訊出處：DNA-reeling bacteria yield new insight on how superbugs acquire drug-resistance