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跳动的脉搏
“跳跃DNA”与细菌抗药性
【字体: 大 中 小 】 时间:2003年04月02日 来源:
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[生物通讯]DNA中的跳跃元件已使粪肠球菌(Enterococcus faecalis)获得了对多种抗生素的顽固抵抗力,其中包括被认为是抵御这种细菌病原体的“最后法宝”--万古霉素。
这是美国基因组研究院(The Institute for Genomic Research ,TIGR)的科学家测序并分析了E. faecalis V583的全长基因组后得出的结论之一。V583是已对万古霉素产生抗药性的无孔不入的菌株。该菌株是1987年在圣路易斯医院首次分离出来的。
这项研究由美国国家过敏与传染病研究院资助,结果发表在《科学》杂志上。
该研究的第一作者、TIGR研究人员Ian Paulsen博士说,基因组分析发现能够在生物体或它们的染色体之间跳跃的小DNA片段--即“移动元件(mobile element)”似乎在帮助粪肠球菌迅速产生抗药性中起着重要作用。
TIGR的基因组分析发现,含有320多万个DNA碱基对的粪肠球菌基因组中,将近三分之一由移动或“外源”DNA组成。“这在一个细菌基因组中算是相当高的比例。”Paulsen说。
这些移动元件包括细菌中的三个质粒和多个噬菌体和质粒的残余DNA片段,还有包括转座子和一个位于其唯一一条染色体上的致病岛(pathogenicity island, PAI)在内的其它移动元件。科学家识别出基因组的两个位点与万古霉素抗药性或耐药性有关。
Paulsen说,其中一个位点似乎是一个新发现的万古霉素抗药性转座子,携带有vanB抗药性基因。转座子是一种移动元件,可以从染色体的一个部位“跳”到另一部位,也可以从一个生物体的一条染色体上跳到另一生物体中,它们跳跃时有时也会携带上抗药性基因。vanB基因使粪肠球菌改变其细胞壁结构,防止万古霉素对其的破坏。
“显然,粪肠球菌获得移动元件的能力对其抗药性有着巨大贡献。”Paulsen说。“万古霉素抗药性的产生是基于基因组中的一个移动元件。”
TIGR的院长兼主任Claire M. Fraser博士说,粪肠球菌基因组的破译将为生物医学研究人员提供一个重要工具。“粪肠球菌中新万古霉素抗药性转座子的识别显示了基因组学用于揭示人类病原体生物学特性的强大功效。”Fraser说。“这些信息对于寻找抵御传染性的新抗体和新疫苗也具有极为重要的意义。”
E. faecalis生活于人和动物的胃肠道中,由于排泄物污染,它们也常常出现在土壤、下水道、水源和食品中。虽然该细菌正常情况下与人的肠胃是共生关系,没有害处,但当有其它组织暴露于粪肠球菌时,就会引发严重传染病,包括传染性心内膜炎、菌血症(bacteremia)和泌尿系感染等。
医生们经常用万古霉素来治疗肆虐的粪肠球菌感染--如果其它药物无效。但越来越多的菌株开始对万古霉素产生抵抗力,这些感染的有效治疗更加困难了。
更大的关注在于已发现粪肠球菌扮演着万古霉素抗药性“储存库”的角色。已有其他研究人员发现了万古霉素抗药性是如何从粪肠球菌转移到更具治病性的细菌中,如葡萄球菌等。抗药性转移的问题已成为全球医生们关注的一大焦点。(生物通编译)