スーパーバグとは、複数の抗生物質に対して免疫を持つ細菌であり、現代医学にとって大きな課題となっています。 TUDドレスデン工科大学のB CUBE（分子生物工学センター）とパリのパスツール研究所の研究者らは、抗生物質耐性の適応を促進する細菌機構の弱点を特定した。彼らの調査結果は雑誌に掲載されました 科学の進歩、 既存の抗生物質の有効性を高める道を開く可能性がある。
1928 年にペニシリンが発見されて以来、抗生物質は医学を変え、細菌感染症と簡単に闘えるようになりました。しかし、抗生物質の発明により、私たちは細菌との終わりのない軍拡競争にも参入しました。彼らは薬物に急速に適応し、多くの既存の治療法を無効にします。このような抗生物質耐性菌は「スーパーバグ」と呼ばれることが多く、慢性疾患や免疫力の低下した患者にとって重大な脅威となります。
私たちは新しい抗生物質を開発するのではなく、細菌がどのように耐性を適応させるかを正確に理解したいと考えました。」
Michael Schlierf 教授、ドレスデン工科大学 B CUBE 研究リーダー、研究グループリーダー
そうすることで、研究グループは、一部の細菌が抗生物質耐性を発現するまでに時間がかかるのに対し、他の細菌は非常に早く適応する理由を発見した。彼らの発見は、対抗戦略の開発に新たな可能性をもたらします。
遺伝的ツールボックスが稼働中
「私たちの研究は、細菌が抗生物質耐性などの遺伝子を交換することで環境に適応するために使用する遺伝的ツールボックスであるインテグロンシステムに焦点を当てています」と、グループが共同研究したパリのパスツール研究所の研究グループリーダー、ディディエ・マゼル教授は言う。シュリーフチームと。
インテグロン システムはツールボックスのようなものです。これにより、細菌は耐性遺伝子を保存し、その子孫や隣接する細胞と共有することができます。これは、リコンビナーゼとして知られる特別なタンパク質によって駆動される分子の「カット アンド ペースト」メカニズムを介して動作します。インテグロンシステムは多くの研究がなされています。一部の細菌は非常に早く新しい耐性を獲得しますが、他の細菌はそれにかなり時間がかかります。
DNA 配列の多様性がこの違いの中心であることが判明しました。 「インテグロンシステム内の配列は、特別な DNA ヘアピンに隣接しています。これらは、まさに DNA から突き出た小さな U 字型のピンのように見えるため、このように呼ばれています。リコンビナーゼは、これらのヘアピンに結合するように構築されており、ある断片を切り取って別の断片を貼り付けることができる複合体を形成します」とマゼル教授は説明する。
Schlierf グループは、最先端の顕微鏡装置を使用して、リコンビナーゼタンパク質がさまざまな DNA ヘアピン配列にどの程度強く結合するかを研究しました。彼らは、タンパク質と DNA の間の結合が最も強い複合体が、耐性遺伝子を獲得するのに最も効率的な複合体でもあることを発見しました。
力を使う
シュリエフ研究グループは、光ピンセットとして知られる高度な顕微鏡技術を使用して、さまざまなタンパク質-DNA複合体を引き離すのにかかる小さな力を測定した。科学者のエカテリーナ・ヴォロベフスカヤ博士は、「光ピンセットを使うと、光を使ってDNAの一本鎖を両側からつかみ、引き離すようなものです。紐を引っ張って結び目を解くようなものだと考えてください」と話す。プロジェクトを実行したシュリーフ研究室で。
研究グループは、タンパク質と DNA の複合体を分解するのにかかる力と、カット アンド ペーストの機械の効率との間に明らかな相関関係があることを発見しました。 「DNA に強く結合した複合体がある場合、その機能は非常にうまく機能します。DNA を切断して、新しい耐性遺伝子を非常に速く貼り付けることができます。一方、タンパク質と DNA の複合体がある場合は、弱くてばらばらになり続けるので、何度も再構築する必要があるのは、一部の細菌が他の細菌よりも早く抗生物質耐性を獲得する理由です」とボロベフスカヤ博士は付け加えた。
弱点を突く
「インテグロンシステムは何十年にもわたって微生物学者によって研究されてきました。私たちが今テーブルに提示しているのは、生物物理学的データを追加し、このシステムの挙動を物理学で説明することです」とシュリエフ教授は述べ、「おそらく、力に対するこの脆弱性は、生物学におけるさまざまな効率のためのより一般的な現象。」
科学者らは、このシステムの弱点を利用して、不安定な DNA タンパク質複合体を利用したり、生成したりする補足治療法を開発できると考えています。既存の抗生物質と併用すると、細菌に比べてさらに時間的優位性が得られる可能性があります。
ソース：
参考雑誌:
ヴォロベフスカヤ、E. 他。 （2024年）。細菌のインテグロンの組換え効率は、シナプス複合体の機械的安定性に依存します。 科学の進歩。 doi.org/10.1126/sciadv.adp8756。
1734503876
#研究者らは抗生物質耐性を引き起こす細菌機構の弱点を発見
2024-12-18 02:33:00