科學家揭示細菌耐藥性產生分子機制

來源：科學網作者：人氣：-發表時間：2016-04-28 11:00:00【大中小】

近期，國際頂級學術期刊Cell子刊Molecular Cell以長文在線發表了生物動態光學成像中心謝曉亮、白凡課題組的研究成果。研究人員通過綜合應用單分子熒光成像技術和高通量基因測序手段，深入探究了細菌耐藥性產生的機制，揭示了在大部分生理活動都靜止停滯的耐藥性持留菌中外排系統卻在活躍地工作，不斷地排出持續涌入的藥物分子，為耐藥性細菌在藥物處理下存活提供了雙保險。

大腸桿菌耐藥性培養試驗-抗菌素與對照組, 圖片來源www.cell.com

細菌的耐藥性是一種現象，具有同樣基因組的細菌群體通過異質性的基因表達產生了一個細胞亞群，稱為持留菌(persister)，它們能耐受抗生素治療。持留菌形成的機制一直是細菌學研究中的熱點。

之前，持留菌的形成一直歸因于細胞的休眠狀態和生長停滯。在這些生理情況下，盡管抗生素結合到了其作用靶點，但由于細胞的代謝緩慢，抗生素無法對細菌造成傷害。在最新的研究中，生物動態光學成像中心謝曉亮、白凡實驗組使用單分子活體熒光成像技術，發現持留菌中積累了較少的抗生素，其原因來自于增強的細菌外排活動。這項發現表明能夠高效地將抗生素泵出細胞也是持留菌形成的一個重要機制。轉錄組基因測序進一步證實了多重藥物外排泵相關基因在持留菌有著較高的表達水平。此外，研究人員進一步揭示了在眾多能夠導致持留菌形成的機制中，外排作用是極其關鍵的，其貢獻等同或超過休眠狀態和生長停滯。最后，通過組合使用細菌外排抑制劑和抗生素可有效地減少持留菌的數目，提供了一種新的治療策略來克服細菌的藥物耐受性。

較高的外排活動能有效降低細胞內抗生素濃度，增加持留菌生存的機會。之前的理論認為持留菌形成一般是通過“消極的被動防御戰略”，最新的研究結果顯示，增強外排活動將抗生素泵出從而減少細胞內藥物濃度這種“積極的主動防御戰略”同樣起著重要的作用。這一重要發現完善了現有的關于持留菌形成的生物學機制的認識。世界著名學術期刊《自然》雜志子刊Nature Reviews Microbiology 將于2016年5月3號發表題為“Persisters are under the pump”的評論文章來重點評述北京大學的這一科研成果。

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文章內容轉載自：Enhanced Efflux Activity Facilitates Drug Tolerance in Dormant Bacterial Cells
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