科学家发现一种新的细菌毒素,可以迅速阻断细胞中传递能量的 ATP 分子、并产生阻止更多 ATP 合成的分子,抑制其他与细菌抢夺营养的细胞生长。只要善加利用,科学家认为这种毒素可以变成对抗超级细菌的新利器。
为了生存,细菌也必须垄断生物体内宝贵的资源,其中一种方法就是利用第六型分泌系统(type VI secretion system,T6SS,或称 VI 型分泌系统)酶促反应(酶催化),去产生警报素(alarmone)毒素攻击邻近细胞,包括鸟苷四磷酸盐(guanosine tetraphosphate,ppGpp)、pppGpp 等分子,统称为 (p)ppGpp,透过向邻近细胞注入毒素导致它们死亡。
当细菌缺乏营养或遇到冲击(比如抗生素)时,警报素(alarmone)分子就会生成,用来警告细菌勿过度繁殖,好让细菌可以在最低营养条件下生存。
因此,由加拿大麦克马斯特大学生物化学家 John Whitney、麻省理工学院生物学教授 Mike Laub 领导的团队,想测试看看绿脓杆菌(学名:Pseudomonas aeruginosa,又称铜绿假单胞菌)第六型分泌系统的酶促反应。
然而出乎意料的是,绿脓杆菌的酶促反应蛋白质并没有产生(p)ppGpp,而是产生另一种类型警报素(p)ppApp,包括 ppApp 和 pppApp 分子。团队将这种新毒素称为 Tas1,它能对邻近细胞发起双管齐下的进攻:迅速耗尽细胞中携带能量的必要分子 ATP,并产生阻止更多合成 ATP 的讯号分子。
研究人员发现 Tas1 毒素的结构类似生成 ppGpp 的酶,但 ppGpp 本身并不是毒素,因此研究人员怀疑,Tas1 毒素可能是透过发号施令生产过量的警报素(p)ppApp,导致被警告的细胞自取灭亡。
研究人员确认,Tas1 毒素会快速生成(p)ppApp 以消耗细胞中的 ATP 分子,当 ATP 能量耗尽,细胞必定会受到损害、进而死亡。这种毒素本质上是在帮细菌打击其他竞争资源的细菌、抵抗抗生素,但研究人员灵机一转将它变成了另类抗菌武器——用细菌的毒素去攻击其他细菌。
令人惊讶的是,在细菌与宿主的相互作用中都发现了这种毒素的其他实例,或许这种新毒素有机会作为抗生素替代品,去抵抗超级细菌。新论文发表在《自然》(Nature)期刊。
- Toxin discovery reveals fresh ammunition for bacterial warfare
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(首图来源:pixabay)