科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌的一個基因能夠關(guān)閉自身的蛋白合成進(jìn)入休眠狀態(tài)，以便逃過抗生素的攻擊。文章發(fā)表在Cell旗下的Molecular Cell雜志上。

上世紀(jì)四十年代人們發(fā)現(xiàn)，一群細(xì)菌中總有那么一兩個，能夠在抗生素的攻擊下生存下來，這一現(xiàn)象被稱為細(xì)菌的耐藥性。細(xì)菌耐藥性依賴于細(xì)胞的休眠，這一點與抗生素抗性并不相同，抗生素抗性是指細(xì)胞發(fā)生遺傳學(xué)改變而對特定藥物不敏感。細(xì)菌在休眠時會關(guān)閉正常的細(xì)胞功能，使抗生素喪失攻擊目標(biāo)，因為抗生素一般攻擊活躍的過程（例如翻譯或者轉(zhuǎn)錄）。

能夠耐藥的細(xì)菌一般擁有一對作用相反的蛋白——毒素和抗毒素。毒素會強(qiáng)迫細(xì)胞進(jìn)入休眠狀態(tài)，而抗毒素能逆轉(zhuǎn)這種作用令細(xì)胞蘇醒。HipA是首個在E. coli里鑒定到的毒素基因，它能夠中止細(xì)菌的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。幾年前，Richard Brennan及其同事發(fā)表文章指出，HipA能夠使翻譯因子EF-Tu磷酸化，通過抑制其活性中止蛋白的合成。不過紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的分子生物學(xué)家Nikolay Zenkin認(rèn)為，這一機(jī)制還不能完全解釋人們后來觀察到的現(xiàn)象，例如HipA還能影響細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制。

Zenkin及其同事讓細(xì)菌過表達(dá)多種基因，以尋找那些能夠?qū)?/span>HipA的基因。他們發(fā)現(xiàn)，即使在HipA存在的情況下，過表達(dá)gltx基因的細(xì)菌仍能很好地生長。研究顯示，該基因的產(chǎn)物是谷氨酰tRNA合成酶（GltX），這種酶對于蛋白合成非常重要。

在蛋白的翻譯過程中，GltX負(fù)責(zé)將谷氨酸添加到tRNA。研究人員指出，HipA過表達(dá)會導(dǎo)致GltX磷酸化，阻止它給tRNA添加氨基酸，使蛋白合成慢慢停止。“我相信GltX是HipA的作用目標(biāo)，但我認(rèn)為它并不是唯一的靶標(biāo)，”未參與這項研究的Brennan評論道。

研究人員還指出，GltX不僅和EF-Tu一樣能中止翻譯過程，還能夠阻斷轉(zhuǎn)錄和復(fù)制。當(dāng)GltX被HipA磷酸化時，空載的tRNA阻塞了核糖體，而核糖體負(fù)責(zé)在蛋白合成過程中轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸。這種tRNA造成的交通堵塞，會刺激細(xì)胞生成一種信號素(p)ppGpp。“這一信號可以觸發(fā)一系列級聯(lián)事件，關(guān)閉細(xì)胞中的所有基礎(chǔ)過程（例如復(fù)制、轉(zhuǎn)錄），使細(xì)胞進(jìn)入休眠狀態(tài)，”Zenkin說。為了驗證這一點，研究人員去除了參與信號素合成的蛋白，發(fā)現(xiàn)這一措施的確能顯著降低細(xì)菌的耐受性。

這一研究揭示了細(xì)菌的耐受性機(jī)制，但并沒有提出抗生素的有效靶標(biāo)。“問題在于E. coli有十二種毒素，甚至可能更多，”Zenkin說。“要解決細(xì)菌的耐受性，就得讓它們?nèi)渴Щ睢?rdquo;