合成生物催化剂 摘译自: https://academic.oup.com/nar/article/doi/10.1093/nar/gkaa617/5879425?searchresult=1

耐药性细菌的出现正达到令人担忧的程度,而进入市场的新抗生素数量却正在减少。了解细菌如何避免被抗生素杀死将有助于未来开发新的抗菌药物。暴露于药物后,细菌种群中大多数细菌将被抗生素迅速杀死,而其余生长停滞的细菌将由于细胞内新陈代谢的减慢而存活,这些生长停滞细菌对抗生素产生耐受性。生长停滞细菌对抗生素的耐受性可以解释临床上发生的细菌性慢性和复发性感染,这强调了迫切需要更好地了解导致这种状态发展的分子途径,但该过程背后的分子机制仍然难以捉摸。最近发表在《Nucleic Acids Research》的研究“Insights into the global effect on Staphylococcus aureus growth arrest by induction of the endoribonuclease MazF toxin”揭示了MazF毒素诱导进入生长停滞状态的机制。

MazEF毒素抗毒素系统(toxin–antitoxin systems, TAS)是在临床重要的细菌如大肠杆菌、结核分枝杆菌和金黄色葡萄球菌中广泛被发现的一种TAS操纵子。MazEF系统中的核糖核酸内切酶毒素mazF条件性过表达,是诱导细菌生长停滞的一种方法,但其靶标仍然未知。此研究使用mazF的过表达和高通量序列分析,然后进行了非磷酸化转录组末端(nEMOTE)技术的精确定位,以揭示细菌全细胞范围内的体内毒素裂解位点。结果获得了MazF裂解位点的目录,并发掘了超出先前报道的MazF裂解特异性的范围。此研究再在mazF过表达期间将转录物切割和丰度关联到全局转录组分析中。研究观察到,MazF影响参与核糖体生物合成,细胞壁合成,细胞分裂和RNA周转的RNA分子,从而为mazF过表达如何诱导停滞提供了合理的解释。研究者提出假设细菌通过直接调节MazEF操纵子来实现MazF的自动调节,例如调节σ因子SigBrsbUVW基因,包括在MazF mRNA上也观察到的切割位点,该切割位点最终将在细菌停滞的进入和退出中发挥作用。

综上,此研究对MazF数百个精确切割位点的鉴定,提供了受MazF核糖核酸内切酶影响的广泛基因集合的快照,使构建一个精细的模型来解释毒素介导的生长阻滞成为可能。但是,MazF精确的靶向目标是否与停滞期的诱导有关,以及这是否完全是随机的还需要进一步研究。

(杨萍 摘译)


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