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研究揭示細菌生物被膜形成新機制將解決耐藥難題
[所屬分類:行業(yè)動態(tài)] [發(fā)布時間:2023-12-28] [發(fā)布人:邵玉倩] [閱讀次數(shù):] [返回]
研究揭示細菌生物被膜形成新機制將解決耐藥難題
作者：張思瑋 來源：中國科學報
山東拓普生物工程有限公司 http://www.jinhuabanruo.cn
近日，Nucleic Acids Research雜志發(fā)表了廣東省人民醫(yī)院檢驗科顧兵教授、劉曉曉副研究員一項題為“希瓦氏菌通過H-NS蛋白乙�；档偷x調(diào)控因子抑制生物被膜形成”的研究文章。該研究以細菌生物被膜形成機制為基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)了細菌全局調(diào)控因子H-NS調(diào)控生物被膜形成的新機制，有望從根本上解決細菌耐藥難題。
據(jù)統(tǒng)計，臨床80%的感染性疾病難以清除的原因在于細菌形成生物被膜，生物被膜中細菌的耐藥性可提高1000倍以上。按照現(xiàn)有發(fā)展趨勢，至2050年，全球因微生物耐藥問題每年將導致1000萬人死亡（中國將占據(jù)100萬）。而研制一種新型抗菌藥物可能需要10~15年，花費超過10億元。若對細菌生物被膜及耐藥機理問題認識不清，將無法開發(fā)高效、針對性的抗菌藥物，治療失敗或死于感染的人數(shù)將繼續(xù)增加。
所謂的生物被膜（Biofilm）是由微生物（包括細菌、真菌等）在固體或液體表面形成的復雜而結(jié)構(gòu)化的多層聚合物結(jié)構(gòu)，這種被膜提供了一個三維環(huán)境，使其中的微生物細胞能通過共享基因傳遞耐藥性，并通過物理阻隔使細菌在生物被膜內(nèi)更難以被抗菌藥物有效地清除。
“它就像是大量微生物聚在一起，共享抵抗能力，并形成保護圈，以至于抗菌藥物無法發(fā)揮抑菌作用。”顧兵表示，生物被膜的形成過程復雜，涉及微生物代謝循環(huán)的改變、胞外物質(zhì)的分泌、細菌附著等多種生物學過程。
而希瓦氏菌（Shewanella）可通過開放性傷口或創(chuàng)傷進入人體導致感染，希瓦氏菌在人體內(nèi)形成的生物被膜，導致感染難以根除。劉曉曉副研究員團隊前期研究發(fā)現(xiàn)希瓦氏菌溫和噬菌體的“激活”可促進希瓦氏菌生物被膜的形成，細菌H-NS蛋白是調(diào)控溫和噬菌體“沉默-激活”的關(guān)鍵。
然而，迄今為止，生物被膜中細菌氮循環(huán)代謝通路的改變至今仍不明晰。
該研究發(fā)現(xiàn)，希瓦氏菌H-NS蛋白的乙�；赏ㄟ^降低氮代謝關(guān)鍵調(diào)控因子glnA的表達，進而降低細胞內(nèi)含氮物質(zhì)的關(guān)鍵氨基酸--谷氨酰胺的含量，從而抑制生物被膜形成。細菌生物被膜的形成需要H-NS蛋白去乙�；�，才能使谷氨酰胺的合成通路處于“開啟”狀態(tài)，進而促進細菌生物被膜形成。
研究人員表示，此項研究有助于加深對細菌生物被膜細菌氮循環(huán)過程的理解，為開發(fā)高效清除細菌生物被膜的技術(shù)和方法提供科學依據(jù)。
據(jù)悉，劉曉曉為論文第一作者，顧兵為最后通訊作者，中國科學院南海海洋研究所王曉雪研究員為共同通訊作者。該研究工作得到國家自然科學基金委基礎(chǔ)科學中心項目、國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1093/nar/gkad1219
（本文內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)可后臺聯(lián)系刪除。）
作者：張思瑋 來源：中國科學報
山東拓普生物工程有限公司 http://www.jinhuabanruo.cn
近日，Nucleic Acids Research雜志發(fā)表了廣東省人民醫(yī)院檢驗科顧兵教授、劉曉曉副研究員一項題為“希瓦氏菌通過H-NS蛋白乙�；档偷x調(diào)控因子抑制生物被膜形成”的研究文章。該研究以細菌生物被膜形成機制為基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)了細菌全局調(diào)控因子H-NS調(diào)控生物被膜形成的新機制，有望從根本上解決細菌耐藥難題。
據(jù)統(tǒng)計，臨床80%的感染性疾病難以清除的原因在于細菌形成生物被膜，生物被膜中細菌的耐藥性可提高1000倍以上。按照現(xiàn)有發(fā)展趨勢，至2050年，全球因微生物耐藥問題每年將導致1000萬人死亡（中國將占據(jù)100萬）。而研制一種新型抗菌藥物可能需要10~15年，花費超過10億元。若對細菌生物被膜及耐藥機理問題認識不清，將無法開發(fā)高效、針對性的抗菌藥物，治療失敗或死于感染的人數(shù)將繼續(xù)增加。
所謂的生物被膜（Biofilm）是由微生物（包括細菌、真菌等）在固體或液體表面形成的復雜而結(jié)構(gòu)化的多層聚合物結(jié)構(gòu)，這種被膜提供了一個三維環(huán)境，使其中的微生物細胞能通過共享基因傳遞耐藥性，并通過物理阻隔使細菌在生物被膜內(nèi)更難以被抗菌藥物有效地清除。
“它就像是大量微生物聚在一起，共享抵抗能力，并形成保護圈，以至于抗菌藥物無法發(fā)揮抑菌作用。”顧兵表示，生物被膜的形成過程復雜，涉及微生物代謝循環(huán)的改變、胞外物質(zhì)的分泌、細菌附著等多種生物學過程。
而希瓦氏菌（Shewanella）可通過開放性傷口或創(chuàng)傷進入人體導致感染，希瓦氏菌在人體內(nèi)形成的生物被膜，導致感染難以根除。劉曉曉副研究員團隊前期研究發(fā)現(xiàn)希瓦氏菌溫和噬菌體的“激活”可促進希瓦氏菌生物被膜的形成，細菌H-NS蛋白是調(diào)控溫和噬菌體“沉默-激活”的關(guān)鍵。
然而，迄今為止，生物被膜中細菌氮循環(huán)代謝通路的改變至今仍不明晰。
該研究發(fā)現(xiàn)，希瓦氏菌H-NS蛋白的乙�；赏ㄟ^降低氮代謝關(guān)鍵調(diào)控因子glnA的表達，進而降低細胞內(nèi)含氮物質(zhì)的關(guān)鍵氨基酸--谷氨酰胺的含量，從而抑制生物被膜形成。細菌生物被膜的形成需要H-NS蛋白去乙�；�，才能使谷氨酰胺的合成通路處于“開啟”狀態(tài)，進而促進細菌生物被膜形成。
研究人員表示，此項研究有助于加深對細菌生物被膜細菌氮循環(huán)過程的理解，為開發(fā)高效清除細菌生物被膜的技術(shù)和方法提供科學依據(jù)。
據(jù)悉，劉曉曉為論文第一作者，顧兵為最后通訊作者，中國科學院南海海洋研究所王曉雪研究員為共同通訊作者。該研究工作得到國家自然科學基金委基礎(chǔ)科學中心項目、國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1093/nar/gkad1219
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