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研究人员窥探致命的病原体盗窃套件

引起the传疾病Tularemia的细菌是一种贫乏的平均感染机器。它携带一个相对较小的基因组,以及一套独特的传染工具,其中包括称为“致病岛”的染色体基因集合。

来自杜克大学,哈佛大学,罗德岛大学和美国国立卫生研究院的一组研究人员现在使用一种称为冷冻电子的成像技术,拆开了细菌的工具箱,并了解了其所有部分的形状和相互作用。显微镜检查。

他们的见解出现在11月19日的《分子细胞》中,指出了一种可以阻止细菌独特的感染机制的方法。

图拉弗朗西斯菌可感染200多种动物,包括人,狗,猫,鱼和啮齿动物。通常只有来自动物或昆虫叮咬的十个细菌就足以成为感染剂量。Tularemia侵袭皮肤,眼睛,淋巴结和肺,有时会导致肺炎,脑膜炎,心脏周围的炎症和骨骼感染。幸运的是,它在人类中并不常见,但可能致命并会使人患重病。

实际上,自1920年代以来,俄罗斯,美国和其他国家已经将其研究为潜在的生物武器。

这种细菌能够感染许多不同的细胞类型,但是它的最爱之处是巨噬细胞,它是一种免疫系统细胞,是入侵细菌的第一反应者。

当检测到外来细菌时,巨噬细胞会将虫子包裹起来并将其捕获在被称为吞噬体的细胞膜气泡中,在那里它将被咀嚼并变得无能为力。那通常是故事的结局。

但是弗朗西斯拉(Francisella)感知到它已经被捕获后,开启了一套专门的自身基因,即致病岛,并开始制造从吞噬体逃逸并进入巨噬细胞的流体中心所需的工具,使它可以和平地复制。

该研究的共同作者,杜克医学院杰出的生物化学教授玛丽亚·舒马赫说:“这是一种专业的致病细菌。” 其感染机制的关键部分之一是一种称为MglA(巨噬细胞生长位点蛋白A)的蛋白质,在其他任何地方都找不到。舒马赫说:“这个虫子进化出了这些特殊的蛋白质。” “它也非常坚固;它也可以在死尸体和土壤中生存。”

研究人员在杜克大学和哈佛大学使用了最先进的低温EM显微镜,以观察所有细菌感染机制的形状和相互作用以及它们如何协同工作。

研究人员能够确定系统中所有参与者的形状和相互作用,从小分子信号到大型多蛋白复合物(一种“毒力特异的RNA聚合酶”),它激活了致病岛上的基因。

舒马赫说:“这是一个新颖的系统,这就是为什么我们对此感到如此兴奋。不像我们在任何其他细菌或真核生物中发现的任何其他系统。这完全是非常独特和有趣的。”

舒马赫说:“即使您了解所有这些组件,也不清楚它们如何协同工作。” “我们实际上可以看一下,然后看,这是如何工作的?” 舒马赫实验室生物化学专业研究生,研究的第一作者布雷迪·特拉维斯(Brady Travis)对大分子复合物进行了关键的结构分析,他掌握了冷冻-EM技术以实现这些复合物的可视化。

舒马赫与之对应的作者,杜克大学生物化学系主任理查德·布伦南(Richard Brennan)现在正在寻求一项拨款,以筛选可能与MglA结合的小分子集合,并阻止其使这种专门的复合物具有毒性。

布伦南说:“我们发现了一个可以结合潜在的MglA功能抑制剂的好地方。” “如果能够阻止它与它的伙伴结合,那么就不会转录出病原菌,这是一件好事。”

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