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        細菌“自導導彈”或將開辟新抗生素療法

        cnBeta.COM 2021-04-09

          據外媒報道,由于細菌在爭奪著資源和空間,微生物戰爭在我們周圍、體表和體內不斷地肆虐。在這個過程中,它們已經開發出了一些精巧的武器如tailocins,它對敵人的作用有點像“自導導彈”。現在,研究人員已經研究了tailocins是如何起作用的以及我們應該如何利用它們為自己服務。

          細菌是一種社會性很強的小生物,無論是好還是壞。當它們跟自己的物種生活在一個合作的群落里時,它們可能會不加區別地殺死其他敢于偷取營養物質的微生物。它們通常會使用特殊的毒素,這也是我們許多抗生素的來源,但我們都很清楚,細菌會進化出耐藥性進而使后者失效。

          另一種不太為人所知但仍強大的武器則就是所謂的tailocins。研究人員直到最近才發現,這些蛋白質結構看起來像噬菌體的“尾巴”。據悉,噬菌體是一種捕食細菌的微小病毒。看起來這些蟲子把這些攻擊者變成了自己的優勢,它們產生了tailocins然后向敵人開火。Tailocins會附著在其他細菌上,然后在細胞上打出一個洞并殺死它。

          “Tailocins是細菌制造的超強蛋白質納米機器,”該研究的論文作者之一Vivek Mutalik說道,“它們看起來像噬菌體,但它們沒有衣殼,衣殼是包含病毒DNA和復制機制的噬菌體的‘頭’。所以,它們就像一根彈簧針穿過細胞膜,然后在細胞質上開一個洞,這樣細胞就會失去離子和物質并最終崩塌。”

          也許關于最有tailocins趣的事情是它們對攻擊對象非常挑剔。它們不會殺死它們找到的任何東西,而是只針對特定種類的細菌,這為它們贏得了細菌自導導彈的綽號。

          不過仍會發生意外傷亡。事實證明,生產tailocins對單個細菌來說是致命的,因為它們首先要從細胞中沖出。奇怪的是,進化會允許這種自我毀滅的行為持續下去,但對物種的凈收益必須超過個體的成本。

          在這項新研究中,勞倫斯伯克利國家實驗室的研究人員調查了tailocins針對的是一種特定的細菌而非另外一種的原因。他們采集了12種能產生tailocins的土壤細菌樣本并對它們的基因組進行篩選以尋找可能使這些細菌或多或少地對tailocins敏感的相關基因。

          結果他們發現,差異主要在于脂多糖的結構,脂多糖是位于細胞膜外的脂肪和糖分子。Tailocins傾向于跟這些分子的特定構型結合,這一發現可能最終有助于我們開發出新的抗菌素,這些抗菌素將能更專注于某些菌株且不太可能引發耐藥性。

          “一旦我們了解了靶向機制,我們就可以開始自己使用這些tailocins,”該研究的論文聯合主要作者Adam Arkin說道,“醫學的潛力顯然是巨大的,但對于我們所做的科學來說也是不可思議的,我們正在研究環境微生物如何相互作用以及這些相互作用在重要生態過程中的作用如碳固存和氮處理。”

        責任編輯:劉鑫嶸

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