研究人员破译了一种细菌的内部工作原理

研究人员破译了一种细菌的内部工作原理一个机器人从凝胶层中冲出针头大小的碎片。狭窄的蓝色带子包含来自细菌培养物的蛋白质。随后，这些微小的凝胶碎片中包含的蛋白质将被更详细地分类。资料来源：奥尔登堡大学/MohssenAssanimoghaddam对新陈代谢的全面了解能够预测一种关键环境微生物的生长。根据他们在《mSystems》杂志上的报告，研究人员发现了惊人的机制，使细菌能够适应波动的环境条件。这些结果对生态系统的研究至关重要，其中芳香菌菌株作为一个重要的环境细菌群体的代表，可以作为一个模型生物体。这些发现还可能对污染场地的清理和生物技术应用产生影响。所研究的细菌菌株擅长利用难以分解的有机物质，一般在土壤和水生沉积物中发现。这种微生物在各种条件下茁壮成长，包括氧气、低氧和无氧层，而且在营养物质的摄入方面也非常多变。它们可以代谢40多种不同的有机化合物，包括高度稳定的天然物质，如木质素的成分，这是木材中发现的主要结构材料，以及长寿命的污染物和石油的成分。博士生帕特里克-贝克尔通过仔细的实验室研究，获得了对芳香菌的新陈代谢的整体理解。资料来源：奥尔登堡大学一种具有特殊能力的微生物特别是由六个碳原子组成的苯环的物质，被称为芳香族化合物，可以被这些微生物生物降解--无论是否有氧气的帮助。由于这些能力，Aromatoleum在将土壤和沉积物中的有机化合物完全降解为二氧化碳方面发挥着重要的环境作用--这一过程在生物土壤修复方面也很有用。目前研究的目的是全面了解这种单细胞生物体的功能。为此，研究人员使用五种不同的营养基质，在氧化和缺氧条件下（即有氧和无氧）培养微生物。对于这十种不同的生长条件，他们分别培养了25个培养物，然后使用分子生物学方法（技术术语：多组学）对各种样品进行了检查，这些方法能够同时分析一个细胞中的所有转录基因、产生的所有蛋白质以及其所有代谢产物。芳香菌的相互作用AromatoleumaromaticumEbN1T细菌（底部的黑色轮廓）以多种方式与生物和非生物环境相互作用：人为的输入、其他微生物的活动和自然界的过程产生不同的有机物质（不同颜色的点），细菌将其作为食物。同时，这些物质也被其他微生物所利用（食物竞争）。细菌细胞内的代谢网络通过不同的途径转换和降解这些物质（左边）。细胞反过来产生建筑材料，如DNA、蛋白质、糖类化合物或脂类（右图），它需要这些材料来生长。根据环境条件，细胞在氧气或硝酸盐（NO3-）的帮助下获得能量--显示在图像的最左边。资料来源：RalfRabus和PatrickBecker/奥尔登堡大学系统生物学方法拉布斯解释说："通过这种系统生物学方法可以深入了解一个生物体的所有内部运作。你把细菌分解成它的各个组成部分，然后你可以把它们重新组合起来--在一个模型中，预测一个培养物将以多快的速度生长，以及它将产生多少生物量。"他是奥尔登堡大学海洋环境化学和生物学研究所（ICBM）普通和分子微生物学研究小组的负责人，通过他们细致的工作，研究人员获得了对这种细菌菌株的代谢反应的全面了解。他们发现约有200个基因参与了降解过程，并确定了哪些酶可以分解作为营养物加入的物质，以及各种坚果是通过哪些中间产物产生的。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348929.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348929.htm

研究人员新发现与蛀牙有关的细菌伙伴关系

研究人员新发现与蛀牙有关的细菌伙伴关系这些牙菌斑中的细菌基本上将含糖食物变成酸，腐蚀我们牙齿上的保护性牙釉质，导致蛀牙——也就是众所周知的龋齿。显示在突变杆菌上生长的S.sputigena制作的蜂窝状结构的特写镜头多年来，科学家们已经知道，被称为变形链球菌的细菌是我们口腔中牙菌斑形成的关键驱动因素。现在，宾夕法尼亚大学宾夕法尼亚大学牙科医学中心的研究人员发现，变形链球菌有一个强大的帮手，即生痰硒单胞菌(Selenomonassputigena)。事实证明，在形成生物膜的过程中，变异链球菌会产生称为葡聚糖的粘性结构。当S.sputigena细菌使用微小的附属物爬过这些葡聚糖时，它们会被捕获。这会触发它们快速繁殖，形成蜂窝状的上层结构，进而密封变形链球菌并保护它们。通过动物试验，PennDentalMedicine团队确定这种细菌性的一二击可显着促进酸的产生，从而导致蛀牙的严重程度。“这是一个出乎意料的发现，它让我们对龋齿的发展有了新的认识，突出了预防蛀牙的潜在未来目标，并揭示了可能与其他临床环境相关的细菌生物膜形成的新机制，”该研究的共同资深作者Hyun说。(Michel)Koo，宾夕法尼亚大学牙科医学教授。但这并不是Koo和宾夕法尼亚大学牙科医学中心的研究人员第一次发现我们口腔中的微生物合作。去年，他们发现了一种真菌如何与变形链球菌合作长出附属物，从而使“超级有机体”能够在我们的牙齿上爬行和跳跃。Koo继续说，最近的研究结果可能会导致更好的方法来预防蛀牙，方法是开发可以破坏上层结构形成的酶。他和他的团队计划深入挖掘以进一步了解细菌伙伴关系。“来自一种环境的细菌进入新环境并与生活在那里的细菌相互作用，建立这些非凡的上层结构，这种现象应该引起微生物学家的广泛兴趣，”Koo补充说。该研究已发表在《自然通讯》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1364283.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1364283.htm

研究人员发现植物如何重新规划其细胞以对抗入侵者

研究人员发现植物如何重新规划其细胞以对抗入侵者在战争时期，工厂可以重新调整以支持战斗的需要。装配线改变路线，从制造汽车零件到制造机枪，或从生产洗衣机到生产飞机引擎。现在杜克大学研究人员发现，植物也可以从和平时期转向战时生产。农作物和其他植物经常受到微生物的攻击，包括细菌、病毒和其他病原体。当植物感觉到微生物入侵时，它的细胞内的蛋白质化学汤会发生深刻的变化。在最近发表在《细胞》杂志上的一项新研究中，研究人员揭示了植物细胞中的关键成分，这些成分对其蛋白质制造机器进行了重新编程以对抗疾病。每年，大约15%的作物产量因细菌和真菌疾病而损失，使全球经济损失约2200亿美元。植物依靠其免疫系统来帮助它们进行反击。与动物不同，植物没有专门的免疫细胞，可以通过血液到达感染的地点。相反，植物中的每一个细胞都必须能够站立和战斗来保护自己，迅速转变为战斗模式。当植物受到攻击时，它们将优先事项从生长转向防御。这意味着细胞开始合成新的蛋白质并抑制其他蛋白质的产生。细胞中数以万计的蛋白质做了许多工作：催化反应，识别外来物质，作为化学信使，并将材料移入和移出。为了制造一种特定的蛋白质，细胞核内的DNA中遗传指令被转录成一种叫做mRNA的信使分子。这条mRNA链然后进入细胞质，在那里被称为核糖体的结构"读取"信息并将其翻译成蛋白质。在一项研究中，研究人员发现当植物被感染时，某些mRNA分子会比其他分子更快地翻译成蛋白质。研究人员发现，这些mRNA分子的共同点是RNA链前端的一个区域，其遗传密码中的字母反复出现，其中核苷酸碱基腺嘌呤和鸟嘌呤不断重复。研究人员证明，当植物检测到病原体攻击时，为核糖体登陆和读取mRNA提供信号的分子路标被移除，这使细胞无法制造其典型的"和平时期"蛋白质。相反，核糖体绕过通常的翻译起点，使用RNA分子内反复出现的As和Gs区域进行对接，并从那里开始阅读，基本上走了一条捷径，通过了解植物如何取得这种平衡，研究人员希望找到新的方法来设计抗病作物，而不影响产量。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1310915.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1310915.htm

研究人员发现一种治疗超级细菌感染的潜在新方法

研究人员发现一种治疗超级细菌感染的潜在新方法这项研究由高威大学的JamesPO'Gara教授和MerveSZeden博士领导，最近发表在mBio杂志上。微生物学教授JamesO'Gara说。"这一发现很重要，因为它揭示了用青霉素类药物治疗MRSA感染的潜在新方法，而青霉素类药物仍然是最安全和最有效的抗生素。"照片显示MRSA生长在两个琼脂平板的表面，一个没有鸟苷（左），一个有鸟苷（右），在这些平板上浸泡了抗生素。抗生素盘周围的清除区表明MRSA被杀死。资料来源：高威大学抗生素耐药性（AMR）危机是对人类健康的最大威胁之一，像MRSA这样的超级细菌给全球医疗资源带来了巨大负担。高威大学的微生物学研究小组表明，当青霉素类抗生素与作为DNA构建块的嘌呤结合时，MRSA可以被更有效地被杀灭。高威大学的博士生AaronNolan和高威大学生物和化学科学学院的MerveSZeden博士资料来源：戈尔韦大学Zeden博士说："嘌呤核苷、腺苷、黄嘌呤和鸟苷是糖版的DNA构件，我们的工作表明，它们干扰了细菌细胞中的信号系统，而这些信号系统是抗生素抗性所必需的。"由嘌呤衍生的药物已经被用于治疗一些病毒感染和应对癌症。亚伦-诺兰是高威大学的博士生，是该论文的共同第一作者。他说。"寻找使超级细菌对目前许可的抗生素重新敏感的新方法是解决AMR危机的努力的一个关键部分。我们的研究表明，嘌呤核苷有可能使MRSA对青霉素类抗生素重新敏感"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343921.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1343921.htm

研究人员成功用细菌酶剥离血型 创造万能献血者血液

研究人员成功用细菌酶剥离血型创造万能献血者血液每个血型（A、B或AB）或类型都是通过红细胞表面糖（寡糖）链上的A和B抗原来识别的。O组血细胞不带抗原。输血时，献血者和受血者的血型必须匹配。否则，免疫系统会攻击并破坏捐献的血细胞，从而引起潜在的致命反应。丹麦科技大学（DTU）和瑞典隆德大学（LundUniversity）的研究人员利用一种常见肠道细菌产生的酶来清除红细胞中的A抗原和B抗原，使他们离制造通用献血者血液更近了一步。这项研究的共同通讯作者、DTU生物技术与生物医学系科学家MaherAbouHachem说："新的酶组合不仅首次清除了已被充分描述的A抗原和B抗原，还清除了以前未被认为对输血安全有问题的扩展变体。"如前所述，"血型"一词指的是存在于人的红血球表面的抗原组合。阿布-哈切姆（AbouHachem）所说的"扩展变体"指的是自120多年前经典的四种血型以来发现的血型抗原。国际输血协会（ISBT）将血型系统定义为由一种或多种抗原组成的基因离散系统。截至2023年11月，共有45个公认的血型系统，包含362个由50个基因决定的红细胞抗原。研究人员研究的细菌是Akkermansiamuciniphila，它是健康人体肠道内壁的常见居民。顾名思义，这种细菌喜欢黏蛋白，黏蛋白是肠道黏膜产生的黏液的主要成分。它利用酶来分解粘蛋白，创造碳、氮和能量来源。巧合的是，除了出现在红细胞上，血型或ABO抗原也存在于这种粘膜衬里中。细菌酶将A和B组红细胞转化为通用献血者血液的示意图马蒂亚斯-延森AbouHachem说："[肠]粘膜的特殊之处在于，能够在这种物质上生存的细菌通常都有特制的酶来分解粘膜糖结构，其中包括血型ABO抗原。"研究人员在数百份血液样本上测试了24种细菌酶，发现它们能高效地将A组和B组血液转化为通用献血者血液。它们对B抗原的作用比对A抗原更有效，其中一种候选酶能将B抗原消耗到负对照水平。AbouHachem说："我们即将能够从B组献血者中生产出通用血液，而在转换更为复杂的A组血液方面仍有工作要做。现在的重点是详细调查是否存在其他障碍，以及如何改进我们的酶，以实现通用血液生产的最终目标。"研究人员说，他们的发现对未来输血具有重要意义。该研究的另一位通讯作者马丁-奥尔森（MartinOlsson）说："通用血液将提高献血者血液的利用效率，同时避免错误输注ABO血型不匹配的血液，否则会给受血者带来潜在的致命后果。当我们能够制造出ABO血型通用的献血者血液时，我们将简化运输和管理安全血液制品的后勤工作，同时最大限度地减少血液浪费"。值得注意的是，研究人员在研究中并未提及Rh因子。除血型外，血液还可进一步分为Rh阳性（红细胞携带Rh抗原）或Rh阴性（红细胞不携带Rh抗原）。例如，有人可能会说自己是"AB阴性"。首次向Rh阴性的献血者输注Rh阳性血液会使他们产生抗Rh抗体，因此，随后的输血可能会产生类似于向B型血者输注A型血所产生的反应。也就是说，献血者的血细胞会被破坏。研究人员已经为新酶及其治疗方法申请了专利。他们希望在接下来的三年半时间里进一步开展研究，然后再对患者进行对照试验。这项研究发表在《自然-微生物学》杂志上。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429156.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1429156.htm

研究人员复活26亿年前的CRISPR酶 仍然可以编辑细胞

研究人员复活26亿年前的CRISPR酶仍然可以编辑细胞当一个细菌被病毒感染时，它将使用CRISPR酶来剪下病原体DNA的一个片段并储存起来。如果该细菌以后遇到相同类型的病毒，它将根据该DNA片段识别它，并能够更有效地对抗它。大约十年前，科学家们发现他们可以共同采用这种识别和切割DNA的机制，并利用它来开发一种强大的基因编辑工具。由此产生的CRISPR-Cas9系统像一把分子剪刀一样工作，从细胞中剪下DNA部分，并用新的DNA替换。这正显示出它是治疗疾病、改善作物和为耐人寻味的新目的设计细菌的强大工具的前景。在这项新的研究中，西班牙CICnanoGUNE的研究人员开始绘制微生物中CRISPR的进化图。为此，他们使用了一种被称为祖先序列重建的技术，其中专门设计的算法被用来分析和比较生物体的基因组，并确定其共同祖先的基因组会是什么样子。由此，研究小组确定并合成了古代微生物可能会使用的Cas酶，这些酶可以追溯到3700万到26亿年前。在人类细胞中的测试证实，这些祖先的酶在进行基因编辑时仍有功能。也许不足为奇的是，这些古老的酶比现代的酶简单得多--这是进化过程中的一个指纹。但耐人寻味的是，这可能使它们比它们的后代更具有多功能性，后者已变得越来越有针对性地用于特定的利基。该研究的首席研究员RaúlPérez-Jiménez说："目前的系统是高度复杂的，并且适应于在一个细菌内发挥作用。当该系统在这种环境之外被使用时，例如在人类细胞中，它会被免疫系统拒绝，而且还有某些分子限制，限制了它的使用。奇怪的是，在祖先的系统中，其中一些限制消失了，这使这些系统在新的应用中具有更大的通用性。"该团队表示，这一突破可用于生产新的酶，以目前的酶无法编辑的基因组区域为目标，有可能为疾病治疗和其他基因编辑的进展开辟新的途径。该研究发表在《自然-微生物学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1337439.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1337439.htm