研究人員發(fā)現(xiàn)了微生物抵抗自由基的新機制

存在許多不同的情況，其中微生物暴露于被稱為自由基的高反應性分子。這些分子能夠破壞重要的細胞成分，并且可以在正常細胞代謝期間或響應環(huán)境因素時產(chǎn)生。自由基在抗生素有效性，疾病的發(fā)展和人體免疫系統(tǒng)的正常功能中發(fā)揮重要作用。來自柏林Charité - Universitätsmedizin的一組研究人員發(fā)現(xiàn)了一種以前未知的機制，它可以使微生物保護自己抵御自由基。他們的發(fā)現(xiàn)可能有助于提高抗菌物質(zhì)的功效。這項研究的結果發(fā)表在Nature上。

術語游離氧自由基是指高活性氧分子，其能夠破壞一系列重要的細胞結構，例如蛋白質(zhì)，DNA和細胞膜。雖然自由基代表了一種破壞性的力量，但它是人體學會利用的力量。人體免疫系統(tǒng)的一些細胞產(chǎn)生自由基，作為對抗入侵微生物的一部分。當微生物細胞與抗生素接觸時，代謝過程也會導致自由基的產(chǎn)生。這是他們活動背后的一個重要因素。微生物已經(jīng)開發(fā)出各種機制來攔截和中和這些高活性分子為了轉移免疫系統(tǒng)的攻擊。由Charité生物化學研究所所長Markus Ralser教授領導的國際研究團隊現(xiàn)已能夠證明微生物還有另一種，以前未知的防御策略可供他們使用。與之前記錄的機制相比，這種策略可能特別有效。

研究人員開始使用面包酵母作為模型生物進行研究，觀察到酵母細胞積累了大量的賴氨酸，這是用于酵母蛋白生產(chǎn)的結構單元。在從環(huán)境中吸收后，賴氨酸的儲存水平比正常生長所需的水平高70至100倍。利用數(shù)學模型和遺傳分析來確定這種“賴氨酸收獲”的目的，研究人員發(fā)現(xiàn)酵母細胞利用累積的賴氨酸來改變自身的新陳代謝。這種重新配置的后果之一就是產(chǎn)生了大量的谷胱甘肽，一種在生物體中發(fā)現(xiàn)的最重要的自由基清除分子。賴氨酸收獲后，酵母細胞顯示出對自由基的顯著增加的抗性。這使他們能夠分解通常會導致細胞死亡的大量自由基。研究人員證明，這種抗性機制不僅可以用于不同類型的酵母，還可以用于細菌。

“我們的研究表明，微生物從周圍環(huán)境中吸收養(yǎng)分不僅能夠促進生長，而且還可以作為一種預防措施，以防止自由基的潛在攻擊，”Ralser教授解釋道。“這些知識在未來可能會有用;如果我們成功地破壞了這種抗性機制，我們就有可能提高抗菌物質(zhì)的功效。” 該研究小組將繼續(xù)努力實現(xiàn)這一目標。“我們還將尋找其他未知的抗性機制。畢竟，了解基本的細胞過程是開發(fā)抗菌物質(zhì)的先決條件。”