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        修改他們的基因組并獲得抗生素抗性
        
			
        
				2019-06-08 09:52:29
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        細(xì)菌似乎過著迷人的生活。顯示但很少努力，他們修改他們的基因組并獲得抗生素抗性，促使我們中的一些人說，“這就是他們這樣做的方式。”但他們真的嗎?
        

        修改他們的基因組并獲得抗生素抗性
        

        事實(shí)上，細(xì)菌幾乎可以創(chuàng)造出任何東西。他們可以使用隨機(jī)的非編碼DNA序列來產(chǎn)生表達(dá)抗生素阻礙肽的從頭基因。
        

        烏普薩拉大學(xué)科學(xué)家收集的證據(jù)支持了這種可能性。他們發(fā)起了一項(xiàng)新的研究，希望能夠揭示兩種最有可能促成抵抗的機(jī)制中的至少一種。在一種機(jī)制中，具有新功能的新基因來自現(xiàn)有基因，其可以通過水平轉(zhuǎn)移獲得或從廢棄(但可修飾)祖先基因的集合中獲得。在另一種機(jī)制中，新基因和蛋白質(zhì)從隨機(jī)DNA序列進(jìn)化而來，與現(xiàn)有基因和蛋白質(zhì)沒有相似性。
        

        科學(xué)家專注于后一種機(jī)制，即從頭機(jī)制，編寫了完全隨機(jī)的合成表達(dá)文庫。接下來，他們將隨機(jī)基因序列置于質(zhì)粒上以在細(xì)菌內(nèi)表達(dá)。最后，他們確定表達(dá)的肽是否賦予任何有益的性質(zhì)，例如抗生素抗性。
        

        由烏普薩拉大學(xué)醫(yī)學(xué)生物化學(xué)和微生物學(xué)系教授，醫(yī)學(xué)細(xì)菌學(xué)家Dan I. Andersson博士領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了幾種能夠給大腸桿菌帶來高度抗性的短肽(22至25個(gè)氨基酸長)。氨基糖甙類藥物，一種用于嚴(yán)重感染的重要抗生素。其他細(xì)節(jié)于6月4日在mBio上發(fā)表，文章標(biāo)題為“ De Novo出現(xiàn)的賦予抗生素抗性的肽”。
        

        該文章的作者寫道，“選擇含有抗生素的瓊脂平板可以鑒定出三種能使氨基糖苷類抗藥性增加48倍的肽。” “結(jié)合遺傳和功能分析，我們發(fā)現(xiàn)這些肽具有高度疏水性，通過插入膜，它們可以降低膜電位，降低氨基糖苷類攝取，從而賦予高水平的抗性。”
        

        這些發(fā)現(xiàn)表明隨機(jī)序列的表達(dá)如何能夠激發(fā)新基因的起源。在這些發(fā)現(xiàn)之前，對從頭機(jī)制的正確認(rèn)識(shí)可能更難以維持，特別是因?yàn)榭赡芨菀捉邮墚?dāng)基因已經(jīng)存在時(shí)，它可以被修飾并獲得新的功能。
        

        “當(dāng)項(xiàng)目開始時(shí)，我們的期望值很低，”醫(yī)學(xué)生物化學(xué)家和微生物學(xué)家Michael Knopp博士，烏普薩拉大學(xué)醫(yī)學(xué)生物化學(xué)和微生物學(xué)博士后，以及mBio文章的主要作者。“當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)肽能夠使抗性水平提高48倍時(shí)，我們感到非常驚訝。”
        

        本研究評估了約5億隨機(jī)基因序列，展示了未來如何研究選擇性益處的進(jìn)化。通過表達(dá)高度多樣化的序列文庫并隨后選擇諸如對毒性化合物的抗性，拯救營養(yǎng)缺陷型/溫度敏感型突變體的能力以及通常未使用的碳源的生長等功能，可以探索許多不同的表型。
        

        “這項(xiàng)研究非常重要，因?yàn)樗砻魍耆S機(jī)的氨基酸序列可以產(chǎn)生新的有利功能，”Andersson強(qiáng)調(diào)說，“這種從頭進(jìn)化過程可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。
        
			

			
          
        
			
        
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