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時候會患上尿路感染。
幾十年來，科學家們一直在試圖弄清細菌是如何在健康的人體內(nèi)立足的。他們從各個方面開展研究，包括微生物如何在膀胱內(nèi)移動和粘附到膀胱內(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，一項發(fā)表在《美國國家科學院院刊》（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養(yǎng)物質(zhì)快速繁殖。
圖1ABC轉(zhuǎn)運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
由密歇根大學醫(yī)學院的微生物學和免疫學教授Harry Mobley領(lǐng)導的研究團隊首先研究了在小鼠模型中繁殖能力較差的突變菌株，以鑒定可能對建立感染很重要的細菌基因。
在此過程中，他們發(fā)現(xiàn)一組控制轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的基因是至關(guān)重要的。
“當細菌在生長過程中需要某種東西時，比如氨基酸，它們可通過兩種方式獲得，” Mobley解釋說。“它們可以自己制造，也可以利用我們所說的轉(zhuǎn)運系統(tǒng)從宿主那里竊取。”
Mobley稱，他們之前的基因表達篩選結(jié)果表明，近25%的細菌基因是為這種“竊取”策略設(shè)計的，包括特定氨基酸的轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，大腸桿菌利用該系統(tǒng)每秒引入數(shù)千個分子。
研究人員將大腸桿菌的轉(zhuǎn)運蛋白庫與其他尿路感染病原體進行交叉對比，以了解哪些轉(zhuǎn)運蛋白對感染很重要。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，ABC轉(zhuǎn)運蛋白對感染是必不可少的。缺乏這些營養(yǎng)輸入系統(tǒng)的細菌菌株在膀胱和腎臟器官瓊脂上無法生長。
第一作者Allyson Shea博士表示：“細菌似乎對這些ATP轉(zhuǎn)運系統(tǒng)進行了投資，以便對它們感興趣的能量來源有更高的親和力。這些系統(tǒng)非常擅長將營養(yǎng)物質(zhì)輸送到細胞內(nèi)。”
圖2 多種尿路病原體顯示出ABC轉(zhuǎn)運蛋白的高度保守性
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代尤為重要。
“如果能抑制這些轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，也許就能抑制這些細菌的快速生長，”他說。
不過，Shea也指出，要做到這一點并不容易，因為細菌已經(jīng)為這類重要的轉(zhuǎn)運蛋白進化出多個備份系統(tǒng)。
“這個ATP結(jié)合蛋白家族有個特點，它們都有一個ATP結(jié)合亞基，為轉(zhuǎn)運系統(tǒng)提供所需的能量，讓營養(yǎng)物質(zhì)穿過細胞膜。”
這個亞基有望成為一個潛在的靶點，使整個轉(zhuǎn)運蛋白家族功能失調(diào)。
她認為，盡管這并不一定能取代抗生素，但它可以減緩細菌生長，這樣抗生素和宿主免疫系統(tǒng)就能更好地對抗細菌。
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時候會患上尿路感染。
幾十年來，科學家們一直在試圖弄清細菌是如何在健康的人體內(nèi)立足的。他們從各個方面開展研究，包括微生物如何在膀胱內(nèi)移動和粘附到膀胱內(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，一項發(fā)表在《美國國家科學院院刊》（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養(yǎng)物質(zhì)快速繁殖。
圖1ABC轉(zhuǎn)運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
由密歇根大學醫(yī)學院的微生物學和免疫學教授Harry Mobley領(lǐng)導的研究團隊首先研究了在小鼠模型中繁殖能力較差的突變菌株，以鑒定可能對建立感染很重要的細菌基因。
在此過程中，他們發(fā)現(xiàn)一組控制轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的基因是至關(guān)重要的。
“當細菌在生長過程中需要某種東西時，比如氨基酸，它們可通過兩種方式獲得，” Mobley解釋說。“它們可以自己制造，也可以利用我們所說的轉(zhuǎn)運系統(tǒng)從宿主那里竊取。”
Mobley稱，他們之前的基因表達篩選結(jié)果表明，近25%的細菌基因是為這種“竊取”策略設(shè)計的，包括特定氨基酸的轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，大腸桿菌利用該系統(tǒng)每秒引入數(shù)千個分子。
研究人員將大腸桿菌的轉(zhuǎn)運蛋白庫與其他尿路感染病原體進行交叉對比，以了解哪些轉(zhuǎn)運蛋白對感染很重要。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，ABC轉(zhuǎn)運蛋白對感染是必不可少的。缺乏這些營養(yǎng)輸入系統(tǒng)的細菌菌株在膀胱和腎臟器官瓊脂上無法生長。
第一作者Allyson Shea博士表示：“細菌似乎對這些ATP轉(zhuǎn)運系統(tǒng)進行了投資，以便對它們感興趣的能量來源有更高的親和力。這些系統(tǒng)非常擅長將營養(yǎng)物質(zhì)輸送到細胞內(nèi)。”
圖2 多種尿路病原體顯示出ABC轉(zhuǎn)運蛋白的高度保守性
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代尤為重要。
“如果能抑制這些轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，也許就能抑制這些細菌的快速生長，”他說。
不過，Shea也指出，要做到這一點并不容易，因為細菌已經(jīng)為這類重要的轉(zhuǎn)運蛋白進化出多個備份系統(tǒng)。
“這個ATP結(jié)合蛋白家族有個特點，它們都有一個ATP結(jié)合亞基，為轉(zhuǎn)運系統(tǒng)提供所需的能量，讓營養(yǎng)物質(zhì)穿過細胞膜。”
這個亞基有望成為一個潛在的靶點，使整個轉(zhuǎn)運蛋白家族功能失調(diào)。
她認為，盡管這并不一定能取代抗生素，但它可以減緩細菌生長，這樣抗生素和宿主免疫系統(tǒng)就能更好地對抗細菌。
參考資料
[1] Emerging roles for ABC transporters as virulence factors in uropathogenic Escherichia coli
