新机制有助于“超级细菌”金黄色葡萄球菌的抗生素耐受性

时间:2022年7月27日
来源:Nature Communications

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研究人员发现了一种优雅的系统,有助于“超级细菌”金黄色葡萄球菌的抗生素耐受性,识别和描述了一种耐药性机制,并为抗生素防御提供了新的防线。

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3D illustration of Staphylococcus aureus.    

图片:金黄色葡萄球菌(MRSA)、耐多药细菌在皮肤或粘膜表面,3D插图。    


包括新南威尔士大学生物技术和生物分子科学学院的研究人员在内的一个国际研究小组应用了一种很有前途的新工具——CLASH——在一种多药耐药菌株中捕获了数百种尚未发现的基因调控机制金黄色葡萄球菌(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)。

新工具发现的500种机制是基于mRNA的金黄色葡萄球菌. 这些新发现的信使rna通常只作为合成蛋白质的指令,它们控制着基因中的其他基因金黄色葡萄球菌通过直接的相互作用——调节细菌自身的遗传信息和抗生素耐受性。

在这些发现的rna中,有一种增厚细菌细胞壁的机制——这种变化在耐最后一线抗生素的MRSA临床菌株中很常见——可能确定了抗生素治疗的新靶点。

“在我们的研究之前,只有其他三种mrna被证明可以调节细菌的RNA,”合著者Jai Tree副教授说。“这是相对罕见的。但看看我们的CLASH数据才是真正的惊喜。我们发现金黄色葡萄球菌,有证据表明有543种调控mrna相互作用。”

“这与我们目前对细菌基因调控的理解是一个转变。”

这种适应系统在金黄色葡萄球菌由于缺乏广泛捕捉RNA相互作用的工具,所以一直未被发现。在其他致病细菌中,相关的技术依赖于特定蛋白质的存在,这些蛋白质似乎在细菌中不起作用金黄色葡萄球菌

如果mRNA可以与菜谱上的复制页相比较,那么调控mRNA在金黄色葡萄球菌避开了厨师,开始自己决定餐点的节奏和制作。

“当一个基因(DNA)转录成RNA时,一些额外的序列会从两侧转录——就像鞋带的肩带一样——这些被称为‘未翻译区域’或UTRs,”a / Tree教授说。“就是这些mrna的utr金黄色葡萄球菌发挥着监管作用。

“一个典型的UTR有40到50个碱基长,我们发现大约三分之一的UTR在金黄色葡萄球菌都有100个垒长,很长。这可能增加了一个全新的基因调控层。”

特别的一种金黄色葡萄球菌在这项研究中使用的是一名MRSA败血症患者,他接受了我们的“最后一道防线”和最有效的抗生素:万古霉素治疗42天。自金黄色葡萄球菌不从他人那里获得万古霉素耐受性金黄色葡萄球菌但通过一系列突变使其进化,研究人员使用CLASH分析了这种菌株,以了解它们是如何变得对万古霉素耐受的。

“我们发现的mRNA utr之一是一种调节RNA,促进一种参与细胞壁增厚的酶。这种增厚与万古霉素耐受性一致金黄色葡萄球菌,”教授/树说。

“我们发现了500多种mRNA-mRNA相互作用的证据金黄色葡萄球菌-由CLASH揭示的信息,使我们能够将功能归于许多调控rna金黄色葡萄球菌——通常是第一次。

“‘超级细菌’,具有多重抗药性金黄色葡萄球菌在医疗保健和社区环境中都是一个主要问题。”树。“MRSA败血症——进入血液的感染——的治疗选择仅限于最后一线抗生素,而选择的治疗是万古霉素。

万古霉素是一种能阻止新细胞壁组装的抗生素金黄色葡萄球菌. 如果细菌在分裂过程中不能产生新的细胞壁,它就会爆炸。那些金黄色葡萄球菌对万古霉素耐受的细胞壁较厚,可能限制了细胞壁合成的抗生素。”

通过揭示万古霉素耐药机制之一S.aureus,曾经隐藏的防线对我们的进攻是可见的,“再敏感”抵抗金黄色葡萄球菌再次万古霉素。

“人们对使用反义RNA重新产生了兴趣,这种RNA可以被送入细菌细胞,穿透细胞壁并结合细胞内的RNA。通过这种方式,我们可能能够将反义RNA与万古霉素共同使用——反义RNA将使MRSA敏感,而万古霉素将杀死细胞,”A/ Tree教授说。

而一些mrna的功能在金黄色葡萄球菌已经确定,还有很多工作要做——特别是考虑到万古霉素耐药背后的各种机制金黄色葡萄球菌

“下一步是了解[我们已经分离的调控RNA]是否需要广泛的其他万古霉素耐药临床菌株金黄色葡萄球菌. 这些是遗传异质性分离株,其中的困难之一是多种方法成为万古霉素耐药。

“因此,我们想要了解,针对调控RNA是否会是许多不同的万古霉素耐药菌株的有效方法。虽然我们不知道所有信使rna的确切作用,但我们的下一步是识别真正重要的信使rna。”

文章标题

RNase III-CLASH of multi-drug resistant Staphylococcus aureus reveals a regulatory mRNA 3′UTR required for intermediate vancomycin resistance


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