抗藥性細菌如何建立防御
據(jù)領(lǐng)先的科學家稱,對數(shù)百種不同類型的致病細菌的運作方式有了更深入的了解,這有助于為解決它們的影響鋪平道路。由Sheena Radford和Neil Ranson教授領(lǐng)導(dǎo)的利茲大學的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種名為BAM的蛋白質(zhì)復(fù)合物--β-桶組裝機器 - 的操作的新信息 - 它有助于將其他細菌蛋白質(zhì)插入細菌的最外層保護層。
為了使細菌傳播疾病,它們需要形成外膜,否則它們無法在它們生活的惡劣環(huán)境中存活。BAM復(fù)合物在這個過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,促進無數(shù)蛋白質(zhì)插入該層,使其作為屏障正常工作,保護蟲子免受抗生素的攻擊。
隨著他們的新成果,Astbury結(jié)構(gòu)分子生物學中心的研究人員表示,有可能設(shè)計出能夠阻止BAM復(fù)合物停止運作的藥物。
Ranson教授說:“這是一種復(fù)雜的分子機器,可以使細菌保持活力,我們知道它的突變對細菌是致命的。
“其他實驗室的一些漂亮的作品表明,BAM有兩種不同的形狀 - 開放式和封閉式 - 但開放形式似乎需要部分復(fù)雜的東西分崩離析。
“我們的工作首次展示了這個開放狀態(tài)下完整的BAM復(fù)合體。現(xiàn)在我們已經(jīng)能夠以這種方式看到完整的結(jié)構(gòu),它為我們提供了關(guān)于BAM如何工作以及如何開發(fā)阻止其運行的新線索“。
該研究使用位于牛津郡Harwell科學與創(chuàng)新園區(qū)的英國國家同步加速器科學設(shè)施Diamond Light Source的電子顯微鏡進行。
然而,在大學投資自己最先進的電子顯微鏡之后,現(xiàn)在可以在利茲校園進行這項研究的后續(xù)步驟。這兩個顯微鏡構(gòu)成了Astbury結(jié)構(gòu)分子生物學中心前沿設(shè)施的關(guān)鍵部分。
大學Astbury中心主任Radford教授說:“如果BAM不能發(fā)揮作用,細菌就無法生存,也無法傳播疾病。
“現(xiàn)在我們更多地了解BAM如何發(fā)揮作用的挑戰(zhàn),是科學界開發(fā)能夠針對它的藥物,并補充我們縮小的抗生素庫來治療細菌感染。”
這種新的理解將有助于尋找新的殺滅細菌的方法,這些細菌已經(jīng)對20世紀開發(fā)的藥物產(chǎn)生越來越大的抵抗力。
抗菌藥物耐藥性已成為近年來的一個主要問題,許多藥物用于治療從百日咳到沙門氏菌的感染,以及廣泛的醫(yī)院獲得性感染,失去其有效性。
以前,科學家使用X射線晶體學,幾十年來一直是結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)的支柱,表明桶形BAM復(fù)合物可以以開放和封閉的形式存在。
BAM復(fù)合物位于革蘭氏陰性細菌的外膜內(nèi),并將其他蛋白質(zhì)插入膜中,在那里需要它們形成功能性保護層。如何發(fā)生這種情況并未得到正確理解,但認為形狀的變化對于使其客戶蛋白質(zhì)進入膜是必不可少的。
使用高度先進的電子顯微鏡,Radford教授和Ranson教授現(xiàn)在通過從溶液中快速冷凍復(fù)合物,看到BAM處于開放狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。
開放狀態(tài)的先前結(jié)構(gòu)都缺少構(gòu)成完整BAM復(fù)合物的五種蛋白質(zhì)中的一種,稱為BamB。新的結(jié)果表明BAMB的打開可能發(fā)生在BamB那里,這改變了科學家思考BAM如何工作的方式。
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