从jekyll到海德：使大肠杆菌致命的遗传突变精确定位

时间：2022-04-24 15:25:03 来源：

蚕用于感染实验，进行病原细菌的实验演化。

科学家鉴定了一种增加“细菌毒力”的重要蛋白质，当突变时，将无害的细菌改变有害的细菌。

就人类而言，细菌可以被归类为有害的，致病细菌和无害或有益的非致病细菌。为了开发出于致病细菌引起的疾病的更好治疗，我们需要良好地掌握导致一些细菌是毒性的机制。科学家们已经发现了导致毒力或能力引起疾病的基因，但它们并不完全了解细菌如何发展成为致病性。

为了了解，日本冈山大学的Chikara Kaito教授和他的科学家团队使用了一个名为实验演进的过程，以确定细胞发展以获得有用的特征，并在PLOS病原体中发表的研究机制。“我们对这项研究感到兴奋，因为没有人曾经看过动物的细菌的毒力进化;我们在我们面前研究了细胞中的进化，“Kaito教授说。

科学家决定从不致病的大肠杆菌（或大肠杆菌的短暂）开始，并反复突变它并用它来感染蚕，一种通常用作传染病模型的昆虫，然后测试是否它会导致蚕死亡。

通过这个实验，科学家们创造了E.与原始细菌菌株相比，Coli的菌株增加了500倍，发现该基因中的突变是一种特定蛋白质，脂多糖转运蛋白（LPS）转运蛋白的突变是增加毒力的原因之一。该蛋白质形成细菌细胞膜的一部分，并保护细菌免受伤害。因此，LPS输送器是E.所必需的Coli成长。

增加细菌致命的突变似乎给予E.大肠杆菌对某些抗生素的抵抗力，以及来自蚕的一些抗菌物质。其原因可能是一种称为外膜囊泡的结构浓度的相应增加，细菌释放以吸收有害化合物以防止它们进入细菌并损害它们。

研究人员还确定了致病菌株抗性物质的特征，表明它们是“疏水”（或水排斥）和带正电荷的。这种适合疏水性和带负电的外膜囊泡的增加，使它们能够保持在那些物质上（因为当然，相反的力吸引）。科学家们还表明，在细菌膜外部的LPS转运蛋白的部分中发生突变。科学家怀疑这是因为这些区域更暴露于环境，从而体验更自然的选择，从而更容易受到突变。

“我们在这里做过的是识别有关致病细菌的几件事，”Kaito教授解释道。“我们首次表明突变对LPS转运蛋白可以增加毒力，并且我们提供了毒力如何发生的毒力 - 突变细菌制造更多外膜囊泡。”就不是全部，该团队还针对突变的LPS运输扣，可以解释特定的结构变化，可以解释为什么毒力不同于细菌 - 因为每个物种可能具有不同的结构。

当被问及他的工作如何为科学的理解和医学做出贡献时，Kaito教授详细说明，“在我们的研究之前，细菌如何实际进化的属性是不太清楚的，使他们更有害，所以我们的研究有助于澄清这一点。对该过程的理解意味着可能产生药物或其他治疗的可能性，这些治疗可以让细菌成为致病性，特别是如果我们发现更多蛋白质，如LPS运输扣，突变可以具有如此大的效果。“

当然，需要进一步的研究来探讨本研究中观察到的突变是否也会在细菌感染大于蚕豆的动物的情况下，如哺乳动物的那样增加毒力。但是这项研究肯定是揭开危险和无害细菌之间差异的昏迷的第一步。

参考：“非致病大肠杆菌通过Chikara Kaito，Hiro Yoshikai，Ai Wakamatsu，Atsushi Miyashita，Yasuhiko Matsumoto，Tomoko Fujiyuki，Masaru Kato，Yoshitoshi Ogura，Tetsuya Hayashi，Takao Isogai和Kazuhisa Sekimizu来获得毒力，2020年4月23日，Plos Pathgens.doi：
10.1371 / journal.ppat.1008469.

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