让细菌自相残杀

2020-11-04 95细菌

细菌经常会用毒素攻击,以劫持甚至杀死宿主细胞。为了避免自我毁灭,细菌有办法保护自己免受自身毒素的侵害。

让细菌自相残杀

现在,圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员已经描述了其中一种保护机制,这可能为新的抗生素类铺平道路,这些抗生素会使细菌的毒素自行启动,让细菌自相残杀。

科学家们测定了脓链球菌中毒素及其抗毒素的结构,这些细菌引起的感染范围从链球菌咽喉到风湿热等危及生命的疾病。在链球菌中,抗毒素与毒素结合,使毒素保持活性。

"可以这么说,链球菌必须表达这种解毒剂,"博士后研究员、该论文的第一作者克雷格-L-史密斯(Craig L. Smith)说,该论文2月9日出现在《结构》杂志上。"如果没有抗毒素,细菌就会自相残杀。"

考虑到这一点,史密斯和同事们可能已经找到了一种方法,使抗毒素不活跃,让细菌自相残杀。他们发现,当抗毒素没有结合时,它会改变形状。

研究内容

“这是我们想要开发的致命弱点,”托马斯E.Ellenberger说,DVM,博士,雷蒙德H.Wittcoff教授,医学院生物化学和分子生物物理学系主任一种能稳定免疫因子不活跃形式的药物将释放细菌中的毒素。”

在这种情况下,这种毒素被称为脓杆菌β-NAD+糖水解酶,或SPN。去年,分子微生物学教授迈克尔·卡帕隆博士和女性传染病研究中心的同事们去年表示,SPN的毒性源于它能够耗尽细胞储存的NAD+,这是促进细胞新陈代谢的一个重要组成部分。这种被称为SPN免疫因子(IFS)的抗毒素通过阻断SPN进入NAD+的途径来发挥作用,保护细菌的能量供应系统。

通过确定结构,研究人员现在可以测试可能的药物,这些药物可能会迫使抗毒素与毒素保持不接触,从而使毒素自由攻击其自身的细菌。

“结构的最重要方面是它告诉我们很多抗毒素是如何阻止毒素活性和保护细菌的,”Ellenberger说。

了解这些细菌是如何导致人类疾病的,对于药物设计是非常重要的。

研究意义

史密斯说:“细菌和宿主之间正在发生战争。”细菌分泌毒素,我们有办法通过免疫系统和抗生素来对抗攻击。但是,随着细菌产生耐药性,我们需要开发新一代抗生素。”

许多细菌已经进化出这种毒素抗毒素方法,在保护自身的同时攻击宿主细胞。但是,现在还没有一类药物是针对细菌抗毒素分子的保护作用而研制的。

“很明显,一旦你瞄准抗毒素,它们就会进化出抵抗力,”Ellenberger说但这将是一个新的目标。理解结构是药物设计的一个重点。”

引用

Washington University School of Medicine. "Turning bacteria against themselves." ScienceDaily. ScienceDaily, 8 February 2011. www.sciencedaily.com/releases/2011/02/110208123640.htm.

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