分析揭示了细菌感染的关键基因

为了成功感染宿主,细菌需要逃避宿主免疫系统才能繁殖和传播。在进化过程中,宿主 - 例如人类 - 开发出越来越复杂的防御细菌感染的防御,而细菌又开发出新的策略来克服生物军备竞赛中的这些防御。

这种竞争导致抗生素抗性细菌的发展,很少或没有医学治疗是有效的。因此,越来越迫切需要用于对抗这种细菌的新型药物。

大阪大学的一个研究小组通过揭示对肺炎链球菌的毒力很重要的遗传因素,为抗生素抗性细菌的战斗提供了新的希望。这种细菌引起败血症,肺炎和脑膜炎,是全球公共卫生的主要威胁。该小组利用基因序列的分子进化分析来鉴定一种基因,该基因已经在很大程度上被阻止变异为其他变异形式,这表明它对于这种细菌的感染和/或繁殖至关重要。

在这项工作中,该报告发表在“通信生物学”杂志上,研究小组专注于编码称为胆碱结合蛋白(CBPs)的蛋白质基因,这些蛋白质存在于细菌细胞表面并与宿主的免疫系统相互作用。

“我们分析了编码CBPs的基因中的所有密码子,并比较了它们的多样性水平,反映了每个基因对突变的耐受性,”Shigetada Kawabata说。“我们发现,在基因cbpJ中,超过13%的密码子处于阴性选择状态,这意味着如果在这些区域发生突变,它们会降低细菌存活率并导致突变体从群体中消失。”

这一发现促使该团队研究了cbpJ的影响。他们发现,当鼻内感染小鼠与野生型或cbpJ缺陷型肺炎链球菌,那些具有突变细菌更容易生存下来,并在他们的肺部有少量细菌。

“然后我们培养了cbpJ缺陷的肺炎链球菌和培养基中的中性粒细胞,发现突变细菌通常不能存活;然而,当培养基中不存在中性粒细胞时,它们确实比野生型细菌更好,”主要作者Masaya Yamaguchi说。“这表明cbpJ有助于细菌逃避中性粒细胞的检测和清除。”

cbpJ基因受到严格的负选择压力这一事实使其成为药物特别有吸引力的目标,因为这种压力会限制耐药突变体出现的可能性。该研究还显示了分子进化分析在鉴定新药物靶标方面的价值,包括肺炎球菌毒力因子,特别是与传统的分子微生物学方法相结合时。

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