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Nat Commun:科学家们找到细菌产生抗生素耐药性的根源

Nat Commun:科学家们找到细菌产生抗生素耐药性的根源

来源:生物谷 2017-06-20 

2017年6月20日/生物谷BIOON/---随着越来越多的细菌对抗生素产生了耐药性,寻找其耐药性产生的根源便成了当务之急。在来自丹麦的科学家们作出的一项最新研究中,他们找到了细菌产生抗生素耐药性的原因,而负责这一活性的基因与产生抗生素的基因本身竟然存在同源性!


(图片摘自www.sciencealert.com)

抗生素存在多种不同的类型,但它们的作用基本上是相同的:它们都能够干扰细菌的正常生长与维持,从而达到杀伤细菌的目的。

抗生素本质上是某种细菌抵抗其它细菌物种的武器,而如今我们使用的抗生素大多是来自于一种叫做放线菌的革兰氏阳性菌。

1973年,科学家们发现在放线菌中以及格兰仕阴性细菌中存在微妙的种群数量平衡的现象,进一步,他们发现两种微生物内部均存在能够水解来自另外物种的抗生素的酶。

那么,这些抗性基因最早是怎么出现的呢?

在大多数情况下,这些抗性基因并不会在超级细菌中演化,它们是通过横向的基因转移的方式从一个菌种传播到另外一个菌种中去的。

一些情况下,距离较近的细菌会相互吞噬彼此的遗传物质,主要以质粒传递的方式发生。随着相似的抗生素耐药性机制分别在格兰仕阴性菌以及放线菌中被发现,研究者们提出了"生产者假说",即放线菌是众多细菌产生抗性基因的源头。由此,研究者们进一步观察了一些病原菌中的抗性基因的相似性,他们发现很多不同类型的细菌共享一个相同的抗生素抗性系统。

"半个世纪以前,我们已经怀疑病原菌能够从放线菌获得抗性基因。如今我们找到了两个完全一致的基因"。该文章的作者Xinglin Jiang说道。

事实上,革兰氏阴性菌与放线菌存在很多区别,因此难以想象基因在两者之间的跳跃。 此外,虽然两个基因存在清楚的相似性,但由于还是存在一定的区别,因此还不足以说明两个基因是通过横向传递获得的,而非演化而来的。

而通过对DNA序列进行检测,研究者们证实了这一猜想。

作者们称这一过程叫做"带回模型",即病原菌会利用其注射系统将DNA序列导入临近的放线菌中,之后来自放线菌的抗性基因则与注入序列发生整合。当放线菌死亡之后,遗传物质将会释放到环境中,而另外一个病原菌则会识别该序列并再次吸收为己用。

这相当于将一个空的信封塞到某人的信箱里面,然后等待信箱的主人将信件塞到信封里。你所要做的就是等待主人家的房子倒塌,你就可以进去寻找那封信了。

找到这一抗性基因产生的源头有助于我们针对性地杀伤超级细菌。

"我们或许不能阻止基因的传递,但当我们了解抗性基因在病原体中是如何传递的,那么就有助于开发针对性的疗法"

相关结果发表在《Nature Communications》杂志上。
资讯出处:Researchers Have Traced The Genes For Antibiotic Resistance Back to Their Source

原始出处:Xinglin Jiang et al. Dissemination of antibiotic resistance genes from antibiotic producers to pathogens.Nature Communications(2017).doi:10.1038/ncomms15784

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