PNAS:科学家鉴别出人类病原体的新型致病通路

2016-10-17 17:09 来源: 生物谷
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  很多感染人类机体的侵略性病原体都能够在人类肠道的无氧环境中长期存活,这些病原体能够获得来自大量辅因子所提供的必需营养素铁,尤其是血红素,制造血液和肌肉的辅因子看起来是红色的。日前一项刊登在国际杂志PNAS上的研究报告中,来自乔治亚州大学的研究人员通过研究阐明了一种关键酶类如何在氧气缺失的情况下释放铁原子,揭示其中所涉及的机制或为后期开发新型抗菌化合物提供了新的线索和思路。

图片来源:www.phys.org

  长期以来研究者们一直在研究病原体如何在好氧环境下通过降解血红素途径来获取铁元素,如今本文研究中研究者深入揭示了无氧环境中的细菌如何利用血红素作为铁的来源来得以生存的机制,这项研究发现对于深入研究病原体的致病性酶类,尤其是病原体对抗生素产生耐药性的机制提供了新的线索和思路。

  研究者William Lanzilotta说道,数十年来很多研究报告都分析了血红素的降解机制,但研究者所进行的每个单一通路最终都需要分子氧气来作为血红素降解的协同底物,志贺氏菌、霍乱弧菌以及出血性大肠埃希氏菌都有着特殊的基因,在人类肠道的厌氧环境中,这些基因能使得这些细菌远远超过健康的微生物菌群,而研究者的基础性问题就是:这些细菌如何对血红素进行降解,并且在没有分子氧气存在的情况下如何释放铁的?

  在人类机体中细菌能够演变出多种酶类途径来存活,如今研究者将研究范围限定在了出血性大肠埃希氏菌的3个基因中,这三个基因的特性此前并未阐明,该研究是基于近年来在自由基SAM的化学研究,从进化角度来看,自由基SAM是一种酶类超家族,这些酶类非常原始,在很长一段时间内其能够利用最基础的辅因子来发挥作用。自由基SAM酶类能够利用自由基中间体在缺氧状态下打开卟啉环,文章中研究者就描述了一种通过高度的活性自由基中间体所介导的C-C键破碎的机制。

  这种自由基SAM酶类在所有的生命体中都存在,我们的机体能够利用其来进行复杂的机体生物化学代谢过程,尤其是进行骨质形成的过程,由于具有化学多样性,目前其有着广泛的应用前景,比如,其它的自由基SAM酶能够参与新型化合物的生物合成,而这些化合物具有一定的抗菌及抗肿瘤特性。

  调查这些酶类在血红素降解过程中扮演的角色或将帮助开发新型策略来抵御病原性微生物的感染,尤其是一些对当前抗生素疗法产生耐受性的特殊病原体。最后研究者Lanzilotta说道,靶向作用这些特殊酶类及其在缺氧状态下的血红素降解机制或可帮助我们后期开发新型的抗菌化合物来精准靶向作用侵略性的病原微生物。