Science新论文解释细菌如何完成耐药性这一壮举

这一研究成果公布在Science杂志上。

新墨西哥大学的微生物学家Manuel Varela（未参与这项研究）表示，“这是一个重要的发现，这一发现将有助于解释细菌在遇到抗生素时如何设法传播抗素耐药性。”

最初，里昂大学的细菌遗传学家，文章的通讯作者Christian Lesterlin等人是想要开发一个实时显微镜系统，希望能详细观察质粒转移（细菌细胞彼此共享DNA的过程），他们利用精心设计的荧光蛋白，跟踪质粒，将DNA从供体细胞穿梭到受体微生物，以及一旦它们在新宿主体内翻译后产生的蛋白质。

研究人员利用大肠杆菌常见共享抗生素抗性基因作为案例研究，仔细观察细菌如何通过DNA编码TetA蛋白，这是一种通过将四环素分流出去，使细胞对四环素产生抗性的泵。不久之后，他们发现质粒DNA到达非抗性细胞一段时间后，受体细胞膜上出现了红色荧光，表明TetA蛋白被翻译，细胞对四环素产生了耐药性。

抗生素通常用于家畜，但有时也用于治疗肺炎，呼吸道感染和其他疾病，可以关闭未携带TetA的细菌的生长，但许多细菌菌株会通过共享机制变得耐药。这个初始实验不存在四环素，因此，为了了解这一过程如何受到药物本身的影响，研究人员让细胞接触高浓度的四环素，并再次将它们置于显微镜下。

正如所料，他们观察到质粒DNA到达新的非抗性细胞。这是预料之中的，因为四环素不会阻碍这一过程。相反，它旨在阻止蛋白质生产。

令人惊讶的是，研究人员发现一些新的受体细胞中出现红色荧光，这些细胞以前没有TetA蛋白质：显然，尽管接触了四环素，它们仍然能够合成蛋白质，包括TetA。Lesterlin说：“我们花了很长时间才确认这个结果，这违反直觉，我们很难确信它确实发生了。”

研究人员发现，当功能正常时，AcrAB-TolC泵可以通过保持抗生素浓度足够低，使细胞合成质粒DNA中编码的抗性蛋白来补充细菌时间。在这种情况下，它允许产生TetA蛋白，然后将更多的四环素分流出细胞。最终，细菌可以在抗生素的影响下变得耐药

这一发现具有广泛的相关性，因为AcrAB-TolC在细菌中的保守性非常广泛，并且因为其机制不仅限于四环素。Lesterlin和他的同事证明，该泵还允许细菌在其他抗生素存在的情况下产生抗药性蛋白，这些抗生素旨在抑制基因表达，例如抑制翻译的氯霉素和抑制转录的利福平。

Lesterlin补充说，这种机制与所谓的抑菌抗生素有关，它不会杀死但只能抑制细菌的生长。

这些结果表明，细菌的AcrAB-TolC多药外排泵能减轻四环素的表达阻断作用，并同时令抗生素耐药性得到确立。