新研究揭示了耐抗生素的细菌的分子"超能力"

当肠道菌群被一个疗程的抗生素击倒时，我们自身携带的一种普通肠道细菌就会大量繁殖。由于这种细菌对许多抗生素具有天然的抗药性，它反过来造成了一些问题，特别是在医疗机构。由瑞典隆德大学领导的一项研究现在显示了两种分子机制如何共同作用使细菌具有额外的抗性。领导这项研究的隆德大学高级讲师Vasili Hauryliuk说："利用这些知识，我们希望能够设计出更好的药物。"

来自抗生素耐药菌的威胁是众所周知的，因为它很严重。去年，《柳叶刀》杂志报道，2019年估计有127万人死于无法用现有药物治疗的细菌感染。为了应对这一威胁，了解基础的分子机制是至关重要的。

在抗生素治疗期间，正常的肠道菌群被扰乱，这为耐抗生素的细菌病原体提供了机会，否则这些细菌会通过与"良好"的肠道细菌竞争而被抑制。最有问题的细菌种类之一是艰难梭状芽孢杆菌，即C. diff。它存在于我们的肠道中，对抗生素治疗有抵抗力，并能引起严重的腹泻感染。这种细菌产生孢子的能力意味着它很容易传播，因此在医疗环境中造成问题，导致死亡率增加和治疗时间延长。

Vasili Hauryliuk说："在这种情况下，抗生素不是在拯救你，而是在促进二次细菌感染。众所周知，在使用一种叫做克林霉素的抗生素治疗后，感染C.diff的风险会增加，但其原因不明。"筑波大学助理教授、该研究背后的研究人员之一Obana Nozomu说："我们的研究显示，一种新型蛋白质传达了对克林霉素所属的抗生素类的抗性。"

瑞典、日本、英国、美国、爱沙尼亚和德国的研究人员在一次国际合作中对C.diff的抗药性机制进行了调查，这项研究的结果已经发表在《核酸研究》上。当研究人员确定了一个负责抗性的新型蛋白质。该蛋白在核糖体上工作--核糖体是生产细菌中蛋白质的分子工厂，使细菌具有能力。核糖体是抗生素的主要目标之一：如果不能合成蛋白质，细菌就不会生长、复制并导致感染。

"这种新发现的蛋白质将抗生素分子从核糖体中踢出来。我们还看到，它与另一个抗性因子结合。第二个因素对核糖体进行化学修饰，使抗生素分子与它结合得不那么紧密。"隆德大学高级讲师、这篇文章的共同作者Gemma C. Atkinson说："超强的抗性是两种机制、两种因素结合的结果，这样一来，细菌就拥有了对抗抗生素的'超级力量'。"

研究人员使用低温电子显微镜，以便在分子水平上研究对抗生素的抗性机制。这一知识为对抗抗药性和细菌引起的感染的新治疗策略开辟了道路。

"几年前，哈佛大学的Andrew G. Myers实验室已经开发了新一代核糖体结合抗生素，被称为伊博霉素。这是一种非常有效的药物，可以击倒'普通'的C. diff细菌。然而，这项研究的结果显示，具有这两种抗性因素的C. diff菌株，不幸的是，对这种抗生素也有抗性。这意味着有必要设计出结合得更紧密的抗生素分子，以克服这种抗性。"Vasili Hauryliuk说："我们现在与迈尔斯小组在这个方向上进行合作。"

这项研究还发现，某些针对核糖体的抗生素会诱发抗性因子的产生。这也可能为设计新的抗生素分子提供线索，因为如果不合成抗性因子就不能诱发抗性。