加载中…科技日报---解锁细菌自我毁灭以对抗感染
(2024-03-08 13:10:49)
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科技日报细菌自毁防御系统 |
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题记：微小的细菌为自己建立了神秘而有效的防御系统，这一系统是建立在无私地自我牺牲的基础上的；这一点让人类震惊且汗颜。这是一种利他的生命形式，而人类即将从中得到了启示，并利用细菌的自杀活性来对抗抗生素的耐药性，以此来解决耐药性的难题。
一组研究人员发现了一种激活细菌防御系统的方法，称为CBASS，可以自毁并防止病毒在细菌中传播，这可能为控制细菌感染和对抗抗生素耐药性提供一种新的方法。图片来源：SciTechDaily.com
研究人员揭示了如何利用细菌的自杀活性来对抗抗生素的耐药性。
西奈山伊坎医学院的科学家们发现了一种控制细菌感染的新方法。这一发现发表在2月6日的《自然结构与分子生物学》在线期刊上。
该团队发现了一种开启重要细菌防御机制以对抗和控制细菌感染的方法。这种防御系统被称为基于环状寡核苷酸的抗噬菌体信号系统（CBASS），是某些细菌用来保护自己免受病毒攻击的自然机制。细菌自毁是防止病毒传播到种群中其他细菌细胞的一种手段。
CBASS防御机制探索
“我们想看看细菌自灭CBASS系统是如何被激活的，以及它是否可以被用来限制细菌感染，”共同高级作者、伊坎西奈山药理学科学教授Aneel Aggarwal博士说。“这是一种解决细菌感染的新方法，这是医院和其他环境中的一个重大问题。找到对抗抗生素耐药性的新工具至关重要。在对抗超级细菌的战争中，我们需要不断创新和扩大我们的工具包，以领先于不断演变的耐药性。”
根据美国疾病控制与预防中心2019年的一份报告，美国每年发生280多万例抗微生物耐药性感染，超过3.5万人因此而死亡。
伊坎西奈山的研究人员揭示了细菌的自杀活性如何用于对抗抗生素耐药性。上图：CBASS Cap5蛋白四聚体的3D结构（以青色显示）在与环状二核苷酸（以橙色显示）结合以破坏细菌自身的DNA时形成（模型，以红色显示）。用于DNA切割的必需镁离子显示为绿色。图片来源：Rechkoblit等人，《自然结构与分子生物学》
针对超级bug的创新策略
作为实验的一部分，研究人员研究了“Cap5”或CBASS相关蛋白5是如何被激活进行DNA降解的，以及如何通过结构分析和各种生物物理、生物化学和细胞测定相结合来控制细菌感染。Cap5是一种关键蛋白，它被环状核苷酸（小信号分子）激活，破坏细菌细胞自身的DNA。
伊坎西奈山药理学科助理教授、共同高级作者Olga Rechkoblit博士表示：“在我们的研究中，我们首先确定了许多环状核苷酸中的哪一个可以激活CBASS系统的效应物Cap5。”“一旦我们发现了这一点，我们就仔细观察了Cap5与这些小信号分子结合时的结构。然后，在伊坎西奈山研究人员Daniela Sciaky博士的专家帮助下，我们表明，通过将这些特殊分子添加到细菌的环境中，这些分子有可能被用来消灭细菌。”
克服技术挑战
研究人员发现，用环状核苷酸确定Cap5的结构是一项技术挑战，需要布鲁克海文国家实验室AMX Beanline科学家Dale F.Kreitler博士的专家帮助。它是在同一设施中使用微聚焦同步加速器X射线辐射实现的。微聚焦同步加速器X射线辐射是一种X射线辐射，它不仅使用特定类型的粒子加速器（同步加速器）产生，而且还被小心地集中或聚焦在微小区域，以进行更详细的成像或分析。
未来发展方向
接下来，研究人员将探索他们的发现如何应用于其他类型的细菌，并评估他们的方法是否可以用于控制由各种有害细菌引起的感染。
一组研究人员发现了一种激活细菌防御系统的方法，称为CBASS，可以自毁并防止病毒在细菌中传播，这可能为控制细菌感染和对抗抗生素耐药性提供一种新的方法。图片来源：SciTechDaily.com
研究人员揭示了如何利用细菌的自杀活性来对抗抗生素的耐药性。
西奈山伊坎医学院的科学家们发现了一种控制细菌感染的新方法。这一发现发表在2月6日的《自然结构与分子生物学》在线期刊上。
该团队发现了一种开启重要细菌防御机制以对抗和控制细菌感染的方法。这种防御系统被称为基于环状寡核苷酸的抗噬菌体信号系统（CBASS），是某些细菌用来保护自己免受病毒攻击的自然机制。细菌自毁是防止病毒传播到种群中其他细菌细胞的一种手段。
CBASS防御机制探索
“我们想看看细菌自灭CBASS系统是如何被激活的，以及它是否可以被用来限制细菌感染，”共同高级作者、伊坎西奈山药理学科学教授Aneel Aggarwal博士说。“这是一种解决细菌感染的新方法，这是医院和其他环境中的一个重大问题。找到对抗抗生素耐药性的新工具至关重要。在对抗超级细菌的战争中，我们需要不断创新和扩大我们的工具包，以领先于不断演变的耐药性。”
根据美国疾病控制与预防中心2019年的一份报告，美国每年发生280多万例抗微生物耐药性感染，超过3.5万人因此而死亡。
伊坎西奈山的研究人员揭示了细菌的自杀活性如何用于对抗抗生素耐药性。上图：CBASS Cap5蛋白四聚体的3D结构（以青色显示）在与环状二核苷酸（以橙色显示）结合以破坏细菌自身的DNA时形成（模型，以红色显示）。用于DNA切割的必需镁离子显示为绿色。图片来源：Rechkoblit等人，《自然结构与分子生物学》
针对超级bug的创新策略
作为实验的一部分，研究人员研究了“Cap5”或CBASS相关蛋白5是如何被激活进行DNA降解的，以及如何通过结构分析和各种生物物理、生物化学和细胞测定相结合来控制细菌感染。Cap5是一种关键蛋白，它被环状核苷酸（小信号分子）激活，破坏细菌细胞自身的DNA。
伊坎西奈山药理学科助理教授、共同高级作者Olga Rechkoblit博士表示：“在我们的研究中，我们首先确定了许多环状核苷酸中的哪一个可以激活CBASS系统的效应物Cap5。”“一旦我们发现了这一点，我们就仔细观察了Cap5与这些小信号分子结合时的结构。然后，在伊坎西奈山研究人员Daniela Sciaky博士的专家帮助下，我们表明，通过将这些特殊分子添加到细菌的环境中，这些分子有可能被用来消灭细菌。”
克服技术挑战
研究人员发现，用环状核苷酸确定Cap5的结构是一项技术挑战，需要布鲁克海文国家实验室AMX Beanline科学家Dale F.Kreitler博士的专家帮助。它是在同一设施中使用微聚焦同步加速器X射线辐射实现的。微聚焦同步加速器X射线辐射是一种X射线辐射，它不仅使用特定类型的粒子加速器（同步加速器）产生，而且还被小心地集中或聚焦在微小区域，以进行更详细的成像或分析。
未来发展方向
接下来，研究人员将探索他们的发现如何应用于其他类型的细菌，并评估他们的方法是否可以用于控制由各种有害细菌引起的感染。
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