摘要：研究分析了大腸桿菌（E. coli）如何在幾乎無菌的新鮮尿液中利用宿主的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)快速繁殖。
由于解剖結(jié)構(gòu)的特殊性，女性特別容易患尿路感染。幾乎有一半的女性在一生中的某個(gè)時(shí)候會(huì)患上尿路感染。
幾十年來，科學(xué)家們一直在試圖弄清細(xì)菌是如何在健康的人體內(nèi)立足的。他們從各個(gè)方面開展研究，包括微生物如何在膀胱內(nèi)移動(dòng)和粘附到膀胱內(nèi)側(cè)，以及它們?nèi)绾吾尫哦舅夭a(chǎn)生不舒服和疼痛的感覺等。
近日，一項(xiàng)發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上的研究分析了大腸桿菌（E. coli）如何在幾乎無菌的新鮮尿液中利用宿主的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)快速繁殖。
圖1ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白作為在尿路致病性大腸桿菌的毒力因子所呈現(xiàn)的作用
由密歇根大學(xué)醫(yī)學(xué)院的微生物學(xué)和免疫學(xué)教授Harry Mobley領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)首先研究了在小鼠模型中繁殖能力較差的突變菌株，以鑒定可能對(duì)建立感染很重要的細(xì)菌基因。
在此過程中，他們發(fā)現(xiàn)一組控制轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的基因是至關(guān)重要的。
“當(dāng)細(xì)菌在生長(zhǎng)過程中需要某種東西時(shí)，比如氨基酸，它們可通過兩種方式獲得，” Mobley解釋說?！八鼈兛梢宰约褐圃欤部梢岳梦覀兯f的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)從宿主那里竊取。”
Mobley稱，他們之前的基因表達(dá)篩選結(jié)果表明，近25%的細(xì)菌基因是為這種“竊取”策略設(shè)計(jì)的，包括特定氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，大腸桿菌利用該系統(tǒng)每秒引入數(shù)千個(gè)分子。
研究人員將大腸桿菌的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白庫(kù)與其他尿路感染病原體進(jìn)行交叉對(duì)比，以了解哪些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)感染很重要。他們發(fā)現(xiàn)，一種名為ABC（ATP結(jié)合盒式蛋白）的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白似乎至關(guān)重要。
然后，他們利用小鼠尿道制成的器官瓊脂證實(shí)，ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)感染是必不可少的。缺乏這些營(yíng)養(yǎng)輸入系統(tǒng)的細(xì)菌菌株在膀胱和腎臟器官瓊脂上無法生長(zhǎng)。
第一作者Allyson Shea博士表示：“細(xì)菌似乎對(duì)這些ATP轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行了投資，以便對(duì)它們感興趣的能量來源有更高的親和力。這些系統(tǒng)非常擅長(zhǎng)將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸送到細(xì)胞內(nèi)?！?/div>
圖2 多種尿路病原體顯示出ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的高度保守性
圖1ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白作為在尿路致病性大腸桿菌的毒力因子所呈現(xiàn)的作用
圖2 多種尿路病原體顯示出ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的高度保守性
Mobley指出，這些發(fā)現(xiàn)為開發(fā)尿路感染的新型療法開辟了道路，這在抗生素耐藥性不斷增加的時(shí)代尤為重要。
“如果能抑制這些轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，也許就能抑制這些細(xì)菌的快速生長(zhǎng)，”他說。
不過，Shea也指出，要做到這一點(diǎn)并不容易，因?yàn)榧?xì)菌已經(jīng)為這類重要的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)化出多個(gè)備份系統(tǒng)。
“這個(gè)ATP結(jié)合蛋白家族有個(gè)特點(diǎn)，它們都有一個(gè)ATP結(jié)合亞基，為轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)提供所需的能量，讓營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)穿過細(xì)胞膜?！?/div>
這個(gè)亞基有望成為一個(gè)潛在的靶點(diǎn)，使整個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族功能失調(diào)。
她認(rèn)為，盡管這并不一定能取代抗生素，但它可以減緩細(xì)菌生長(zhǎng)，這樣抗生素和宿主免疫系統(tǒng)就能更好地對(duì)抗細(xì)菌。
參考資料
[1] Emerging roles for ABC transporters as virulence factors in uropathogenic Escherichia coli
摘要：研究分析了大腸桿菌（E. coli）如何在幾乎無菌的新鮮尿液中利用宿主的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)快速繁殖。
由于解剖結(jié)構(gòu)的特殊性，女性特別容易患尿路感染。幾乎有一半的女性在一生中的某個(gè)時(shí)候會(huì)患上尿路感染。
幾十年來，科學(xué)家們一直在試圖弄清細(xì)菌是如何在健康的人體內(nèi)立足的。他們從各個(gè)方面開展研究，包括微生物如何在膀胱內(nèi)移動(dòng)和粘附到膀胱內(nèi)側(cè)，以及它們?nèi)绾吾尫哦舅夭a(chǎn)生不舒服和疼痛的感覺等。
近日，一項(xiàng)發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上的研究分析了大腸桿菌（E. coli）如何在幾乎無菌的新鮮尿液中利用宿主的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)快速繁殖。
圖1ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白作為在尿路致病性大腸桿菌的毒力因子所呈現(xiàn)的作用
由密歇根大學(xué)醫(yī)學(xué)院的微生物學(xué)和免疫學(xué)教授Harry Mobley領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)首先研究了在小鼠模型中繁殖能力較差的突變菌株，以鑒定可能對(duì)建立感染很重要的細(xì)菌基因。
在此過程中，他們發(fā)現(xiàn)一組控制轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的基因是至關(guān)重要的。
“當(dāng)細(xì)菌在生長(zhǎng)過程中需要某種東西時(shí)，比如氨基酸，它們可通過兩種方式獲得，” Mobley解釋說?！八鼈兛梢宰约褐圃?，也可以利用我們所說的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)從宿主那里竊取?！?/div>
Mobley稱，他們之前的基因表達(dá)篩選結(jié)果表明，近25%的細(xì)菌基因是為這種“竊取”策略設(shè)計(jì)的，包括特定氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，大腸桿菌利用該系統(tǒng)每秒引入數(shù)千個(gè)分子。
研究人員將大腸桿菌的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白庫(kù)與其他尿路感染病原體進(jìn)行交叉對(duì)比，以了解哪些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)感染很重要。他們發(fā)現(xiàn)，一種名為ABC（ATP結(jié)合盒式蛋白）的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白似乎至關(guān)重要。
然后，他們利用小鼠尿道制成的器官瓊脂證實(shí)，ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)感染是必不可少的。缺乏這些營(yíng)養(yǎng)輸入系統(tǒng)的細(xì)菌菌株在膀胱和腎臟器官瓊脂上無法生長(zhǎng)。
第一作者Allyson Shea博士表示：“細(xì)菌似乎對(duì)這些ATP轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行了投資，以便對(duì)它們感興趣的能量來源有更高的親和力。這些系統(tǒng)非常擅長(zhǎng)將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸送到細(xì)胞內(nèi)?！?/div>
圖2 多種尿路病原體顯示出ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的高度保守性
圖2 多種尿路病原體顯示出ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的高度保守性
Mobley指出，這些發(fā)現(xiàn)為開發(fā)尿路感染的新型療法開辟了道路，這在抗生素耐藥性不斷增加的時(shí)代尤為重要。
“如果能抑制這些轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，也許就能抑制這些細(xì)菌的快速生長(zhǎng)，”他說。
不過，Shea也指出，要做到這一點(diǎn)并不容易，因?yàn)榧?xì)菌已經(jīng)為這類重要的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)化出多個(gè)備份系統(tǒng)。
“這個(gè)ATP結(jié)合蛋白家族有個(gè)特點(diǎn)，它們都有一個(gè)ATP結(jié)合亞基，為轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)提供所需的能量，讓營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)穿過細(xì)胞膜?！?/div>
這個(gè)亞基有望成為一個(gè)潛在的靶點(diǎn)，使整個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族功能失調(diào)。
她認(rèn)為，盡管這并不一定能取代抗生素，但它可以減緩細(xì)菌生長(zhǎng)，這樣抗生素和宿主免疫系統(tǒng)就能更好地對(duì)抗細(xì)菌。
參考資料
[1] Emerging roles for ABC transporters as virulence factors in uropathogenic Escherichia coli
