科学家揭示细菌耐药性产生分子机制

来源：科学网作者：人气：-发表时间：2016-04-28 11:00:00【大中小】

近期，国际顶级学术期刊Cell子刊Molecular Cell以长文在线发表了生物动态光学成像中心谢晓亮、白凡课题组的研究成果。研究人员通过综合应用单分子荧光成像技术和高通量基因测序手段，深入探究了细菌耐药性产生的机制，揭示了在大部分生理活动都静止停滞的耐药性持留菌中外排系统却在活跃地工作，不断地排出持续涌入的药物分子，为耐药性细菌在药物处理下存活提供了双保险。

大肠杆菌耐药性培养试验-抗菌素与对照组, 图片来源www.cell.com

细菌的耐药性是一种现象，具有同样基因组的细菌群体通过异质性的基因表达产生了一个细胞亚群，称为持留菌(persister)，它们能耐受抗生素治疗。持留菌形成的机制一直是细菌学研究中的热点。

之前，持留菌的形成一直归因于细胞的休眠状态和生长停滞。在这些生理情况下，尽管抗生素结合到了其作用靶点，但由于细胞的代谢缓慢，抗生素无法对细菌造成伤害。在最新的研究中，生物动态光学成像中心谢晓亮、白凡实验组使用单分子活体荧光成像技术，发现持留菌中积累了较少的抗生素，其原因来自于增强的细菌外排活动。这项发现表明能够高效地将抗生素泵出细胞也是持留菌形成的一个重要机制。转录组基因测序进一步证实了多重药物外排泵相关基因在持留菌有着较高的表达水平。此外，研究人员进一步揭示了在众多能够导致持留菌形成的机制中，外排作用是极其关键的，其贡献等同或超过休眠状态和生长停滞。最后，通过组合使用细菌外排抑制剂和抗生素可有效地减少持留菌的数目，提供了一种新的治疗策略来克服细菌的药物耐受性。

较高的外排活动能有效降低细胞内抗生素浓度，增加持留菌生存的机会。之前的理论认为持留菌形成一般是通过“消极的被动防御战略”，最新的研究结果显示，增强外排活动将抗生素泵出从而减少细胞内药物浓度这种“积极的主动防御战略”同样起着重要的作用。这一重要发现完善了现有的关于持留菌形成的生物学机制的认识。世界著名学术期刊《自然》杂志子刊Nature Reviews Microbiology 将于2016年5月3号发表题为“Persisters are under the pump”的评论文章来重点评述北京大学的这一科研成果。

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文章内容转载自：Enhanced Efflux Activity Facilitates Drug Tolerance in Dormant Bacterial Cells
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