為超級細菌戰填充新彈藥:科學家發現全新抗菌毒素

作者 | 發布日期 2019 年 11 月 11 日 10:06 | 分類 生物科技 , 醫療科技 Telegram share ! follow us in feedly


科學家發現一種新的細菌毒素,可以迅速阻斷細胞中傳遞能量的 ATP 分子、並產生阻止更多 ATP 合成的分子,抑制其他與細菌搶奪營養的細胞生長。只要善加利用,科學家認為這種毒素可以變成對抗超級細菌的新利器。

為了生存,細菌也必須壟斷生物體內寶貴的資源,其中一種方法就是利用第六型分泌系統(type VI secretion system,T6SS,或稱 VI 型分泌系統)酶促反應(酶催化),去產生警報素(alarmone)毒素攻擊鄰近細胞,包括鳥苷四磷酸鹽(guanosine tetraphosphate,ppGpp)、pppGpp 等分子,統稱為 (p)ppGpp,透過向鄰近細胞注入毒素導致它們死亡。

當細菌缺乏營養或遇到衝擊(比如抗生素)時,警報素(alarmone)分子就會生成,用來警告細菌勿過度繁殖,好讓細菌可以在最低營養條件下生存。

因此,由加拿大麥克馬斯特大學生物化學家 John Whitney、麻省理工學院生物學教授 Mike Laub 領導的團隊,想測試看看綠膿桿菌(學名:Pseudomonas aeruginosa,又稱銅綠假單胞菌)第六型分泌系統的酶促反應。

然而出乎意料的是,綠膿桿菌的酶促反應蛋白質並沒有產生(p)ppGpp,而是產生另一種類型警報素(p)ppApp,包括 ppApp 和 pppApp 分子。團隊將這種新毒素稱為 Tas1,它能對鄰近細胞發起雙管齊下的進攻:迅速耗盡細胞中攜帶能量的必要分子 ATP,並產生阻止更多合成 ATP 的訊號分子。

研究人員發現 Tas1 毒素的結構類似生成 ppGpp 的酶,但 ppGpp 本身並不是毒素,因此研究人員懷疑,Tas1 毒素可能是透過發號施令生產過量的警報素(p)ppApp,導致被警告的細胞自取滅亡。

研究人員確認,Tas1 毒素會快速生成(p)ppApp 以消耗細胞中的 ATP 分子,當 ATP 能量耗盡,細胞必定會受到損害、進而死亡。這種毒素本質上是在幫細菌打擊其他競爭資源的細菌、抵抗抗生素,但研究人員靈機一轉將它變成了另類抗菌武器——用細菌的毒素去攻擊其他細菌。

令人驚訝的是,在細菌與宿主的相互作用中都發現了這種毒素的其他實例,或許這種新毒素有機會作為抗生素替代品,去抵抗超級細菌。新論文發表在《自然》(Nature)期刊。

(首圖來源:pixabay