微生物學:微生物產生新的毒素,科研人員進行研究!

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一些新發現的毒素,一些細菌用於抵禦競爭細菌,在微生物統治的爭奪戰中脫穎而出。雖然已經在細菌中發現了許多致命的物質,但這種以前未知的毒素以熟悉的方式表現出來。

“這種毒素有什麼特別之處,”UW醫學微生物學家布魯克彼得森說,”它的作用與人類病原體使用的一些臭名昭著的毒素具有相同的生化機制,後者的進化時間遠遠超過毒素對抗的毒素。”

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這些包括白喉,百日咳和霍亂毒素。這些毒素使用類似的生化機制來損害宿主細胞內的重要蛋白質。例如,霍亂中發生的大量腹瀉是其毒素如何通過干擾內部信號迫使腸道中的細胞排出過多的水和鹽的直接結果。雖然細菌不會引起腹瀉,但在顯微鏡下看一眼就會發現它們在最近發現的毒素(稱為Tre1)屈服時會明顯生病。

Peterson是西雅圖華盛頓大學醫學院微生物學和生物化學教授Joseph Mougous實驗室的研究科學家。

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對於細菌衝突的這項工作,他們研究了Serratia proteamaculans。這種普遍存在的細菌的一些菌株促進植物生長或生活在樹根內。一些菌株棲息在昆蟲和其他動物的消化道中,而另一些則會破壞肉類或海鮮。

彼得森是該項目團隊的高級研究人員之一,他發現了新的毒素,並概述了細菌如何部署這種武器。

該小組還發現了一些細菌如何免受中毒。該研究結果發表在今天的Cell雜誌上。

細菌不僅是一種細胞生物的平靜集合,而是為了維持生命的資源而相互鬥爭,並利用各種強大的敵人。一種存活方法是減少其微生物菌落中的過度擁擠。

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彼得森解釋說:“我們發現的毒素靶向的是一種叫做FtsZ的蛋白質,它對細胞分裂至關重要。”當這種蛋白質被阻斷時,中毒的細胞長得越來越長,她說,並最終分裂開來。

一些細菌如何從自己的致命意圖中拯救自己?研究人員觀察到他們有一個不尋常的保障措施。這些細菌產生的蛋白質可以作為一種酶來逆轉毒素所引發的修飾,幾乎就像解毒劑一樣。

“這種蛋白質可以保護細菌免受它自身產生的毒素的影響,”彼得森指出,“以及由相同機制起作用但由其他物種製造的毒素。”

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“我們的發現,”研究小組在“細胞”雜誌上寫道,“揭示了一種細菌間軍備競賽如何產生一種獨特的解決方案,用於保護細菌細胞分裂機器的完整性。”這種保護機制賦予各種毒素廣泛的免疫力。

這內部研究了他們自己社區中細菌之間的化學戰和生物防禦策略,這也提供了對多細胞生物(包括人)造成麻煩的感染的新見解。細菌間的爭鬥也可能有助於促進新的,更有效的毒素的形成,從而導致細菌性疾病的出現。

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彼得森說:“這樣的研究可以為細菌病原體引起疾病的強效毒素的進化起源提供線索。”“它還提供了一個迷人的例子,說明細菌在與微生物鄰居的生存爭奪戰中所採用的複雜策略。”細菌和它們的祖先抗菌毒素之間的敵對遭遇,在地球上出現更復雜的生命形式之前


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