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细菌的毒力策略--质粒快速扩增构建T3SS

来源/作者:Genelibs   发表时间:2016-07-06 10:27:53  
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  瑞典于默奥大学的研究人员首次发现了细菌可以扩增疾病诱导基因,这是迅速引起感染的必要条件。

      22年多前,于默奥大学的研究人员首先发现了人类致病耶尔森菌属(Yersinia)的一种感染策略——在细菌细胞壁中类似于注射器的一种蛋白质结构。这种叫做“III型分泌系统”(T3SS)的结构使得细菌能够将一些蛋白传送到宿主细胞中,破坏宿主细胞的代谢。

     在此之后,研究人员在其他几个细菌物种中也发现了T3SS,并证实T3SS是病原体,例如病毒或细菌致病因子,利用来破坏宿主细胞的一个共同的感染机制。现在,于默奥大学的研究人员再次首先发现了感染与快速生成形成这一“有毒注射器”所需的关键蛋白之间的联系。

       与德国Helmholtz感染研究中心的研究人员合作,于默奥大学的科学家们调查了假结核耶尔森菌(Yersinia pseudotuberculosis)的毒力策略。这种细菌可引起急性腹泻、呕吐和胃痛,与致命的鼠疫杆菌关系密切,共享了许多的感染机制。这些细菌实 现感染所需的基因定位在称作为毒力质粒的一条额外的环状染色体上。

       于默奥大学微生物研究中心(UCMR)的研究人员首先在人类细胞培养物中完成感染实验,然后利用动物模型证实了他们的研究发现。结果表明单拷贝的毒力质粒不足以诱导感染,但研究人员发现当耶尔森菌属接触到宿主细胞时,它会启动一台“复印机”提高质粒的数量。

       博士后研究人员Helen Wang说:“耶尔森菌属开发出了一种非常聪明的策略。要携带大量的质粒,细菌需要很多的能量,它会给细菌的代谢和生长带来负面影响。但拥有一个拷贝的质 粒作为蓝图,可以在感染的情况下快速的扩增是一种非常聪明的解决方案。许多拷贝的质粒为细菌在感染过程中构建大量的T3SS及快速击败宿主细胞需要的所有 蛋白质提供了机会。”

       这是研究人员第一次可以证实,质粒编码基因数量增加是致病细菌成功感染的必要条件。

      研究的共同领导者Tomas Edgren说:“我们的研究代表了一个突破:我们证实了质粒编码基因的基因剂量是细菌利用的一种快速调控策略。这一研究发现将帮助增进对细菌抗生素耐药的认识,是朝着认识细菌致病机制迈出的重要一步。”

      鼠疫杆菌可引起啮齿类动物和人类的致命感染,通常是由跳蚤叮咬传播。当前,人们对决定鼠疫杆菌毒力的影响因子仍然知之甚少。为此,军事医学科学院微 生物流行病研究所杨瑞馥教授和韩延平教授领衔的团队,采用测序技术对Y. pestis毒力影响因素展开研究。

      2015年,来自军事医学科学院微生物流行病研究所、华大基因研究所、伦敦大学学院等研究机构的研究人员,解析了鼠疫耶尔森氏菌突变率的历史演变。

       2010年,由来自爱尔兰、中国、法国、德国和美国的科学家们组成的一个国际研究小组利用DNA指纹分析技术对曾在世界范围内流行的鼠疫又称“黑死病”进行了溯源,并发现了与鼠疫有关的鼠疫耶氏菌。

       小编寄语:质粒编码基因数量增加是致病细菌成功感染的必要条件,据此可以制定更好的防止细菌感染策略及手段


原文索引:

H. Wang, K. Avican, A. Fahlgren, S. F. Erttmann, A. M. Nuss, P. Dersch, M. Fallman, T. Edgren, H. Wolf-Watz. Increased plasmid copy number is essential for Yersinia T3SS function and virulence.

 


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