認識微生物再上新臺階
上傳日期：2014-08-06 16:25:31 瀏覽次數：7779 次
細菌和真菌這類微生物，可以通過基因突變來抵擋抗菌素或抗真菌劑等藥物的“攻擊”，這些永久的突變一度被認為是耐藥菌株發展進化的唯一途徑。現在，一項新的研究成果認為，微生物可以通過對藥物靶點進行“暫時靜默”來獲得抗藥功能給其帶來的好處，這種行為被稱為“表現突變”。這一成果刊登在《自然》雜志上。
近日，科學家在一種“卷枝毛霉菌”中發現了這種新機制，但其他霉菌以及細菌、病毒和其他微生物都可能使用這種機制來抵抗多種藥物的治療。
杜克大學醫學院分子遺傳學和微生物學部主任約瑟夫·海曼博士說：“這種機制賦予微生物更大的靈活性。經典的孟德爾遺傳定律下的突變像一個傳統的婚姻，具有長期約束力。這些‘表現突變’是可逆的，更像是未婚同居那樣，如果條件發生變化，它更容易回到原來的路上。”
事實上，“表現突變”是如此的短暫，以至于研究者幾乎忽略了它們的存在。研究生塞西莉亞·沃爾來自海特曼和瑪利亞·卡迪納斯實驗室，她一直在尋找一種突變，這種突變使被人類感染的卷枝毛霉菌病原體能對抗菌藥FK506（被稱為“他克莫司”）產生抗藥性。這種病原體導致少量但致命的真菌性毛霉菌病，這種新型傳染性疾病主要攻擊免疫系統虛弱的人。
按照典型的藥物耐藥性實驗程序，沃爾首先在含有抗真菌藥物的培養皿中培養病原體。她發現，經過藥物治療后，生存下來的少量病原體看上去有點奇怪，它們越變越小直至逐漸停止繁殖。沃爾分離這些病原體菌株，并對以抗菌藥FK506為突變目標的KBP12基因進行測序，以期尋找可能被賦予抗藥性的基因突變現象。然而，她在大約三分之一的分離菌株中沒有發現任何突變，更重要的是，沃爾發現拿走藥物后，很多突變物種逐漸“消失”，看起來不像是突變了的物種，而更像病原體原菌。
“這是一個在實驗時發現后直接放棄探索的典型情況。”實驗室博士后、論文第一作者西爾維婭·卡洛說，“你在一個基因中尋找基因突變，當你沒有發現你要找的結果，你會決定不再管它，轉而關注其他方面。但是，我們想要知道究竟發生了什么。”
研究人員開始懷疑，是否存在一種被稱為“RNA介入”的現象，亦或是RNAi（RNA干擾）的存在，導致了耐藥性的不穩定。RNAi能使用“RNA位元”讓特定的基因靜默。
所以卡洛在耐藥性分離菌株中尋找小分子RNA的存在。她在含有FKBP12基因的突變菌株中沒有找到小分子RNA，卻在那些缺乏基因突變的菌株中發現了小分子RNA的蹤影。重要的是，卡洛發現，這些小分子RNA只靜默了FKBP12基因，基因組中的其他基因位點并沒有被靜默。
結果表明，卷枝毛霉菌可以用兩種不同的方法產生耐藥性，一種是穩定地通過永久突變達到目的，另一種是暫時地通過可逆突變達到目的。
研究人員認為，這些“表現突變”可以在各種各樣的情況下出現，以使微生物適應不利的環境，然后當條件改善時再重新適應。雖然他們只在兩個卷枝毛霉菌菌種中發現了這種“表現突變”，但另一些對探索黑曲霉和脈孢酶等微生物的類似不穩定行為感興趣的研究人員，已經迎頭趕上。
海特曼說：“如同‘內含子’或‘微小RNA’等分子現象一樣，在被發現時，都只是一個例子。我們想這個發現可能非常快就會被證明是廣泛存在的了。”（來源：科技日報）
近日，科學家在一種“卷枝毛霉菌”中發現了這種新機制，但其他霉菌以及細菌、病毒和其他微生物都可能使用這種機制來抵抗多種藥物的治療。
杜克大學醫學院分子遺傳學和微生物學部主任約瑟夫·海曼博士說：“這種機制賦予微生物更大的靈活性。經典的孟德爾遺傳定律下的突變像一個傳統的婚姻，具有長期約束力。這些‘表現突變’是可逆的，更像是未婚同居那樣，如果條件發生變化，它更容易回到原來的路上。”
事實上，“表現突變”是如此的短暫，以至于研究者幾乎忽略了它們的存在。研究生塞西莉亞·沃爾來自海特曼和瑪利亞·卡迪納斯實驗室，她一直在尋找一種突變，這種突變使被人類感染的卷枝毛霉菌病原體能對抗菌藥FK506（被稱為“他克莫司”）產生抗藥性。這種病原體導致少量但致命的真菌性毛霉菌病，這種新型傳染性疾病主要攻擊免疫系統虛弱的人。
按照典型的藥物耐藥性實驗程序，沃爾首先在含有抗真菌藥物的培養皿中培養病原體。她發現，經過藥物治療后，生存下來的少量病原體看上去有點奇怪，它們越變越小直至逐漸停止繁殖。沃爾分離這些病原體菌株，并對以抗菌藥FK506為突變目標的KBP12基因進行測序，以期尋找可能被賦予抗藥性的基因突變現象。然而，她在大約三分之一的分離菌株中沒有發現任何突變，更重要的是，沃爾發現拿走藥物后，很多突變物種逐漸“消失”，看起來不像是突變了的物種，而更像病原體原菌。
“這是一個在實驗時發現后直接放棄探索的典型情況。”實驗室博士后、論文第一作者西爾維婭·卡洛說，“你在一個基因中尋找基因突變，當你沒有發現你要找的結果，你會決定不再管它，轉而關注其他方面。但是，我們想要知道究竟發生了什么。”
研究人員開始懷疑，是否存在一種被稱為“RNA介入”的現象，亦或是RNAi（RNA干擾）的存在，導致了耐藥性的不穩定。RNAi能使用“RNA位元”讓特定的基因靜默。
所以卡洛在耐藥性分離菌株中尋找小分子RNA的存在。她在含有FKBP12基因的突變菌株中沒有找到小分子RNA，卻在那些缺乏基因突變的菌株中發現了小分子RNA的蹤影。重要的是，卡洛發現，這些小分子RNA只靜默了FKBP12基因，基因組中的其他基因位點并沒有被靜默。
結果表明，卷枝毛霉菌可以用兩種不同的方法產生耐藥性，一種是穩定地通過永久突變達到目的，另一種是暫時地通過可逆突變達到目的。
研究人員認為，這些“表現突變”可以在各種各樣的情況下出現，以使微生物適應不利的環境，然后當條件改善時再重新適應。雖然他們只在兩個卷枝毛霉菌菌種中發現了這種“表現突變”，但另一些對探索黑曲霉和脈孢酶等微生物的類似不穩定行為感興趣的研究人員，已經迎頭趕上。
海特曼說：“如同‘內含子’或‘微小RNA’等分子現象一樣，在被發現時，都只是一個例子。我們想這個發現可能非常快就會被證明是廣泛存在的了。”（來源：科技日報）