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仅在美国，细菌金黄色葡萄球菌的抗生素耐药性每年造成11,300人死亡 - 这个数字相当于该国革兰氏阳性耐药细菌引起的死亡总数的一半。如此高的死亡率与细菌获得抗生素抗性的速度有关。在生物医学研究所(巴塞罗那IRB)进行的一项研究涉及马德里Centro deInvestigacionesBiológicas(CIB-CSIC)的合作，确定了金黄色葡萄球菌用于获取和转移基因的机制的关键组成部分。赋予对抗生素的抗性。这项工作已于本周发表在“美国国家科学院院刊”(PNAS)上)。
“对抗细菌的斗争 - 特别是在它们是主要威胁的医院环境中 - 意味着要了解基因如何转移以适应不断变化的环境。例如，当他们接受新抗生素治疗时，”研究负责人和IRB巴塞罗那集团领导人Miquel Coll，也是CSIC研究员，从结构生物学的角度研究水平基因转移。
阻止传播
“水平基因转移赋予细菌以非凡的能力进化和快速适应 - 例如人类没有的能力，”Coll说。其中一种途径称为结合，这是两种细菌结合的过程，其中一种将称为质粒的DNA转移到另一种。“质粒是一小块环状DNA，只含有很少的基因，通常包括抗生素抗性基因，只需几分钟即可在细菌之间传递，”他解释道。
水平基因转移涉及其中松弛酶(酶蛋白)是关键组分的机制。由于松弛酶与质粒DNA片段形成的复合物结构的3-D分辨率，研究人员已经确定氨基酸组氨酸是DNA加工中的关键元素，因此在转移和扩散中抵抗
“我们发现的是，金黄色葡萄球菌的不同菌株的松弛酶不同，因为它使用了我们所知道的任何其他松弛酶都不使用的氨基酸，”该研究的第一作者，Radoslaw Pluta，前“解释说。 la Caixa“巴塞罗那IRB博士生，目前是波兰华沙国际分子与细胞生物学研究所的博士后研究员。
组氨酸是催化残基，其允许松弛酶切割DNA，与其结合，并拉伸两条链中的一条并将其带入受体细菌中，其中链再次复制以形成质粒的双链。这种新质粒现在拥有抗性基因和将它们转移到另一种细菌的机制。科学家指出，这种催化组氨酸存在于85%的金黄色葡萄球菌菌株的松弛酶中。
为了测试组氨酸在水平基因转移中是否具有决定性作用，参与该研究的CIB-CSIC的Manuel Espinosa小组的研究人员用不同的氨基酸取代了它，并证实它可以阻止培养皿中的转移。
组氨酸的突变不会杀死这种细菌，而是阻止基因转移。如何利用这种机制来对抗感染?“我不知道，”科尔说，“但我们现在知道有关致死细菌的更多细节，这可能为分子的发展铺平道路，以防止耐药菌株的传播”。
Coll解释说，医院感染是最难解决的问题。他说：“我们正处于一场我们总是失败的竞赛中，因为当一种新的抗生素被推出时，抵抗力很快就会出现并扩散。”科学家补充说，医院使用的抗生素清单“太短”了。除了开发新抗生素的困难外，科尔还评论了阻碍进步的另一个障碍。“投资很少，因为制药行业还有其他优先事项。虽然这非常有效，但应该汇集公共和私营部门的资源”。
这项工作涉及Modesto Orozco小组的合作，也在IRB Barcelona，该小组进行了理论研究，通过组氨酸验证质粒DNA与蛋白质之间的化学反应。使用在格勒诺布尔的欧洲同步加速器中通过X射线衍射获得的数据，已经实现了由蛋白质和DNA形成的复合物的结构分辨率。
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