チームはファージがどのようにして細菌を無力化するのかの謎を解明する

細菌に感染するウイルスが病原体をどのように武装解除するかを明らかにする新たな研究は、細菌感染症の新たな治療法につながる可能性がある。

細菌感染症は、特に抗生物質耐性細菌の症例が増加し続けているため、農業と医療に重大な課題をもたらしています。

での新しい研究では 科学テキサスA&M農業生命科学大学生化学および生物物理学科のLanying Zeng教授とJunjie Zhang准教授、およびその同僚らは、ファージが細菌を無力化する正確なメカニズムを詳述している。

研究チームは協力して、1970 年代初頭以来科学者が理解しようとしてきた一連の相互作用の説明に取り組みました。

薬の代わりにファージ療法?

緑膿菌 細菌の一種で、血液、肺、場合によっては体の他の部分に感染症を引き起こす可能性があります。 これらの感染症は、薬剤耐性菌に遭遇することが多い医療現場で特に一般的です。 アメリカ疾病予防管理センターによると、多剤耐性患者は3万人以上いたという。 緑膿菌 2017年の入院患者の感染者数。

抗生物質耐性菌の蔓延 シュードモナス属 この感染症は、バクテリオファージまたはファージを使用する治療法の一種であるファージ療法の実用的な焦点となっており、テキサスA&Mファージ技術センターの研究者らは、一般的な薬剤の代替として研究を進めている。

同センターの共同所長であるZeng氏とZhang氏は、動物科学部門の准教授であるJason Gill氏とともに、ファージの有用性をさらに研究している。 ファージ療法、関与している構造とメカニズムに飛び込むことによって。

それを可能にする要因の一つが、 緑膿菌 抗菌薬耐性遺伝子を相互に伝達し、動き回ってバイオフィルムと呼ばれる治療が難しい構造を作り出すのは、槍を意味するラテン語にちなんで名付けられた線毛と呼ばれる付属肢です。 これらの円筒状の構造は細菌の表面から伸びています。

一部のファージは、細菌の線毛に付着して細菌がファージを表面に巻き取り、そこでファージが細菌に感染を開始できるようにすることで、細菌の線毛を利用します。

研究者らは、蛍光顕微鏡、極低温電子顕微鏡、およびコンピューターモデリングを使用して、このプロセスを段階的に研究しました。 彼らは、PP7と呼ばれるファージがどのように感染するかを観察しました。 緑膿菌 線毛に付着してファージを引っ込めて細胞表面に引き寄せます。

ウイルスの侵入点で線毛が曲がって折れ、線毛が失われると、 緑膿菌 自身の宿主に感染する能力ははるかに低くなります。

免疫システムに戦うチャンスを与える

この作品はその続きです これまでの研究 この論文は2020年に発表され、そのとき曾氏のチームは同様に人の線毛を切断できるファージを発見した。 大腸菌 細菌が相互に遺伝子を共有するのを防ぎます。これは、抗生物質耐性が広がる一般的な方法です。

この新しい研究は、チームの最近の一連の研究研究の一部です。 先月、彼らは調査結果を次のように発表した。 ネイチャーコミュニケーションズ 別の属の細菌間の相互作用について、 アシネトバクター、そしてそれに感染するファージ。 来月発表される予定の別の研究では、第 3 属の細菌と追加のファージが対象となる予定です。

正確なタンパク質構造と分子相互作用の決定におけるチームの進歩は、2022年末にテキサスA&Mにオープンしたアグリライフ・リサーチの新しいクライオ電子顕微鏡によって可能となり、原子レベルで構造を解明することができる。

「私たちの以前の研究では、 大腸菌メカニズムについてはあまり調査しませんでした」と Zeng 氏は言います。 「私たちの研究では、 シュードモナス属線毛剥離の力や速度など、実際に何が起こっているのかをさらに詳しく説明し、なぜ、どのようにしてこれが起こるのかを理解することができました。」

この進行中の研究の意味は、抗菌感染症の治療において重要であることが判明する可能性があります。 ファージ療法で行われるように、医師は細菌を殺すためにファージを使用する必要はなく、単にウイルスが細菌を無力化できるようにするだけでよく、それによって免疫系が独自に感染症と戦う機会を与えたり、感染を許可したりできる可能性がある、と張教授は言う。医師は抗生物質の用量を減らして患者を治療します。

「単純に細菌を殺すと細胞が破壊され、細胞内から宿主に有毒物質が放出されることになります」とチャン氏は言う。 「私たちのアプローチは、細菌を無力化する特定の種類のファージを使用することです。 私たちは、この付属器官を切断することで、彼らの薬剤耐性遺伝子を交換したり、移動したりする能力を取り除きます。」

研究チームは、ファージが病原性細菌の毒性を弱める同様の例を引き続き探し続けると述べている。

「私たちは相乗的なアプローチをとっています」と Zhang 氏は言います。 「私たちは、この種のファージの普遍的なメカニズムと、ファージが他の種類の細菌にどのように影響を与えることができるかを理解しようとしています。 それが私たちの共同作業の全体的な目的であり、多剤耐性菌の問題に取り組むことです。」

テキサスA&M大学院生のJirapat Thongchol氏とZihao Yu氏がこの論文の筆頭著者である。 その他の共著者は、テキサス A&M、プリンストン大学、アルバート アインシュタイン医科大学からの参加者です。

出典：アシュリー・ヴァーゴ テキサス A&M 大学