新研究发现了噬菌体破坏细菌防御系统的一种新方法

新研究发现了噬菌体破坏细菌防御系统的一种新方法 一项突破性研究揭示了噬菌体蛋白的新调控机制,为了解细菌防御机制和开发基于噬菌体的疗法开辟了新途径。新发现推动了抗击危险细菌的重大进展。由奥塔哥大学的彼得-菲纳兰教授领导的一个国际科学家小组研究了噬菌体(一种感染细菌的病毒)所使用的一种特殊蛋白质。对细菌和噬菌体之间这种微观军备竞赛的研究非常重要,因为它可以开发出抗生素的替代品。这项研究发表在著名的国际期刊《自然》(Nature)上,分析了噬菌体在部署抗CRISPR时使用的一种蛋白质,这是它们阻断细菌CRISPR-Cas免疫系统的方法。领衔作者、奥塔哥微生物学和免疫学系的尼尔斯-伯克霍尔茨(Nils Birkholz)博士说,了解噬菌体如何与细菌相互作用,是在人类健康或农业领域利用噬菌体对付细菌病原体的道路上迈出的重要一步。"具体来说,我们需要了解细菌用来保护自己免受噬菌体感染的防御机制,如CRISPR,这与我们利用人体免疫系统抵御病毒的方式并无二致,以及噬菌体如何抵御这些防御机制。例如,如果我们知道噬菌体是如何杀死特定细菌的,这就有助于确定适当的噬菌体作为抗菌剂使用。更具体地说,我们必须了解噬菌体在感染后是如何控制它们的反防御武器库(包括抗CRISPR)的我们必须了解噬菌体是如何调控在与细菌的战斗中有用的基因的表达的。"这项研究揭示了噬菌体在部署抗CRISPRs时需要多么谨慎。一种特定的噬菌体蛋白质有一个在许多参与基因调控的蛋白质中非常常见的部分或结构域;众所周知,这个螺旋-翻转-螺旋(HTH)结构域能够特异性地结合DNA序列,并根据具体情况打开或关闭基因。这种蛋白质的 HTH 结构域用途更为广泛,并表现出一种以前未知的调控模式。它不仅能利用这个结构域结合 DNA,还能结合其RNA转录物,RNA转录物是 DNA 序列和其中编码的抗CRISPR 之间的中介分子。由于这种蛋白质参与调节抗CRISPR的产生,这意味着这种调节具有更多层次它不仅通过DNA结合机制发生,还通过我们发现的结合信使RNA的新机制发生。这一发现可能会对基因调控的理解产生重大影响。"在了解噬菌体如何躲避 CRISPR-Cas 的防御并在一系列应用中杀死目标细菌方面,揭示这种意想不到的复杂调控机制是一项重要进展。这一发现尤其令科学界振奋,因为它展示了一个经过深入研究的蛋白质家族的新型调控机制。HTH 结构域自 20 世纪 80 年代初被发现以来就一直受到深入研究,因此我们最初认为我们的蛋白质会像其他具有 HTH 结构域的蛋白质一样发挥作用,但当我们发现这种新的作用模式时,我们感到非常惊讶。这一发现有可能改变该领域对这一重要而广泛的蛋白质结构域的功能和机制的看法,并可能对我们理解基因调控产生重大影响。"编译自/ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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新型噬菌体Paride能唤醒休眠状态的细菌并将其消灭 在对抗超级细菌时非常有用

新型噬菌体Paride能唤醒休眠状态的细菌并将其消灭 在对抗超级细菌时非常有用 科学家们发现了一种名为 Paride 的新型噬菌体(如紫色所示),它可以攻击休眠细菌 Fabienne Estermann & Enea Maffei / 苏黎世联邦理工学院经常处于休眠状态的细菌以避免被抗生素或其他威胁消灭,这给治疗带来了困难。现在,科学家们发现了一种病毒,它可以攻击这些沉睡的细菌,在与药物配合使用时能有效清除感染。另一种治疗方法是利用被称为噬菌体的捕杀细菌的病毒来清除感染,但这种方法也面临着疗效问题这也主要归功于细菌的休眠能力,直到危险过去。苏黎世联邦理工学院的科学家们假设,一定有某种噬菌体能够攻击处于这种休眠状态的细菌。现在,经过多年的探索,他们终于发现了这样一种噬菌体,并将其命名为 Paride。研究小组发现,Paride 能够感染铜绿假单胞菌,这种细菌是肺炎和尿道炎等一系列常见感染的罪魁祸首,而且越来越具有耐药性。重要的是,即使细菌处于休眠状态,噬菌体也能做到这一点,不过科学家们还不确定它究竟是如何做到这一点的。目前,他们怀疑噬菌体首先使用分子"钥匙"唤醒细菌,然后通过劫持细菌的繁殖机制进行繁殖。研究小组在铜绿假单胞菌的实验室培养皿中测试了 Paride 的抗菌作用。即使在休眠状态下,噬菌体也能单独消灭99%的细菌。这听起来似乎很有效,但剩下的 1%可能会重新聚集并造成问题。然而,当噬菌体疗法与一种名为美罗培南的抗生素配对使用时,这种组合就能清除整个细菌群。美罗培南本身对休眠细菌没有任何作用,但却能有效攻击活跃的细菌。可能是Paride唤醒了所有的细菌,杀死了大部分,而抗生素则消灭了其余的细菌。在后续试验中,研究人员给患有慢性感染的小鼠注射了噬菌体、抗生素或两种药物。这两种治疗方法单独使用效果都不是特别好,但联合使用对细菌有显著的抑制作用。这项研究的作者埃内亚-马菲说:"这表明我们的发现不仅仅是实验室的假象,也可能与临床有关。这是文献中描述的第一种能攻击休眠状态细菌的噬菌体"。研究小组表示,还需要做更多的工作来研究 Paride 究竟是如何杀死沉睡中的受害者的,但这是朝着提高噬菌体疗法的疗效和应对超级细菌灾难的方向迈出的充满希望的一步。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。 ... PC版: 手机版:

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科学家发现一种研发疫苗的更好方法 促进血细胞产生针对特定病毒蛋白的抗体是开发人用疫苗的重要一步。这对研究人员来说具有挑战性,因为受试者是否产生抗体取决于科学家如何设计和施用抗原,抗原是他们为测试疫苗有效性而施用的病毒的一部分。病毒研究的一个非常重要的方面是如何表达和纯化用于疫苗接种的抗原。用制备好的抗原对动物进行免疫,动物会产生针对抗原的特异性抗体。但科学家必须分离抗原,以确保他们开发的疫苗能够针对他们希望防治的特定疾病。一旦研究人员纯化了抗原,他们就能研制出疫苗,引导受试者产生所需的抗体。但在尝试开发实验室生产的抗原时,这种分离工作尤其耗时,因为病毒通常会迅速变异。科学家可能需要数周时间才能开发出正确的抗原。科学家们开发出了一种诱导目标特异性免疫反应的新方法。通过将抗原蛋白融合到一种源于四泛蛋白的锚膜结合蛋白中,研究人员创造出了主要显示在人体细胞表面的融合蛋白。载体蛋白将蛋白质暴露在细胞表面,诱导产生针对适当、相关抗原的抗体。另外一个优点是,这些抗原与病毒中的相应蛋白质具有相同的构象和修饰,因为它们是由与病毒自然感染的人体细胞相似的细胞制造的。这种新的显示技术有可能成为一种更可靠的免疫技术。在这项研究中,研究人员能够诱导出针对不同蛋白质的抗体,重点是导致 2019 年冠状病毒病(COVID-19)的SARS-CoV-2 病毒的受体结合域。开发出的锚蛋白使科学家们能够针对特定疾病进行免疫,而无需纯化抗原。研究人员深信,这项技术可以大大加快免疫过程。论文作者之一丹尼尔-伊万诺维奇(Daniel Ivanusic)说:"这项工作基于 SARS-CoV-2 的受体结合结构域,仅仅是一项非常有趣的免疫技术的开端。对我们来说,采用 tANCHOR 技术最具挑战性、最重要也最令人兴奋的应用是诱导针对 HIV-1 的中和抗体。我认为这将是一项伟大的工作!"编译自/scitechdaily ... PC版: 手机版:

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科学家发现普通细菌的嗜血行为 这一研究成果发表在《eLife》杂志上,为了解血流感染的发生过程和潜在治疗方法提供了新的视角。华盛顿州立大学研究员阿登-贝林克(Arden Baylink)拿着一个装有沙门氏菌的培养皿。贝林克和博士生西耶娜-格伦(Siena Glenn)发表的研究表明,世界上一些最致命的细菌会寻找并吃掉血清(人体血液的液体部分),血清中含有细菌可以用作食物的营养物质。图片来源:华盛顿州立大学兽医学院 Ted S. Warren细菌研究与实验"感染血液的细菌可能是致命的,"该研究的通讯作者、西悉尼大学兽医学院教授阿登-贝林克(Arden Baylink)说。"我们了解到,一些最常引起血液感染的细菌实际上能感知人体血液中的一种化学物质,并向它游去"。贝林克和这项研究的第一作者、西悉尼大学博士生西耶娜-格伦发现,至少有三种细菌,即肠炎沙门氏菌、大肠埃希氏菌和柯氏柠檬杆菌会被人体血清吸引。这些细菌是导致炎症性肠病(IBD)患者(约占总人口的 1%)死亡的主要原因。这些患者通常会有肠道出血,这可能是细菌进入血液的入口。华盛顿州立大学博士生西耶娜-格伦(Siena Glenn)使用高倍显微镜。格伦与助理教授阿登-贝林克(Arden Baylink)及其同事合作发表的研究表明,世界上一些最致命的细菌会寻找并吃掉人体血液中的液体部分血清。图片来源:华盛顿州立大学兽医学院 Ted S. Warren研究人员利用贝林克公司设计的一种名为"化学感知注射钻机测定法"的高倍显微镜系统,通过注射微量人体血清模拟肠道出血,观察细菌向出血源移动的过程。这种反应非常迅速致病细菌只需不到一分钟的时间就能找到血清。新疗法的潜力作为研究的一部分,研究人员确定沙门氏菌有一种名为 Tsr 的特殊蛋白质受体,能让细菌感知并游向血清。利用一种叫做蛋白质晶体学的技术,他们能够看到这种蛋白质与丝氨酸相互作用的原子。科学家们认为,丝氨酸是细菌能够感知并消耗的血液中的化学物质之一。格伦说:"通过了解这些细菌是如何检测血液来源的,我们将来可以开发出阻断这种能力的新药。这些药物可以改善高血液感染风险的 IBD 患者的生活和健康状况。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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科学家开发出遏制阿尔茨海默病发展的潜在新方法 科罗拉多大学安舒茨分校的研究人员发现了一种针对这种疾病的新方法,抑制一种关键蛋白可以阻止阿尔茨海默病中经常观察到的对突触和树突棘的损害。这项研究的第一作者是科罗拉多大学医学院药理学和分子医学博士课程的学生泰勒-马丁内斯(Tyler Martinez),最近发表在《eNeuro》杂志上。研究人员利用啮齿类动物的神经元发现,用一种名为"nutlin"的实验性抗癌药物靶向一种名为Mdm2的蛋白质,可以阻止阿尔茨海默病(AD)中积累的神经毒性淀粉样蛋白-b肽过度修剪突触。该研究的资深作者、中大医学院药理学系副主任马克-德尔阿夸(Mark Dell'Acqua)博士教授说:"与注意力缺失症相关的认知障碍与树突棘和兴奋性突触的丧失有关,尤其是在海马区。"Dell'Acqua说,修剪多余的树突棘突触在出生后的大脑中是正常的,但在老年痴呆症中会异常加速,导致记忆和学习能力丧失。他说:"当淀粉样蛋白b存在时,当这种蛋白质Mdm2被不适当地开启,就会导致突触的修剪。淀粉样蛋白-b是在AD患者大脑中发现的淀粉样蛋白斑块的主要成分。当我们在神经元上使用抑制Mdm2的药物时,它完全阻止了淀粉样蛋白b引发的树突棘脱落。因此,抑制这种蛋白质显然是有效的"。树突棘从树突(神经元的组成部分)中伸出,接收对学习和记忆至关重要的突触信号。神经技术中心主任 Dell'Acqua 指出,有关注意力缺失症疗法的大部分研究往往侧重于消除大脑中的淀粉样蛋白斑块。他说:"抗淀粉样蛋白疗法是否是AD治疗的全部和终结,还存在疑问,即使患者能忍受高昂的费用,疗效也值得怀疑。我们认为也有可能通过阻断淀粉样蛋白b的某些影响来干预这一过程。可以通过靶向Mdm2进行干预。"下一步是确定它们是否能在动物模型中阻止注意力缺失症的发展。如果可以,将来就可以进行人体试验。针对 Mdm2 的药物已经开发出来,并已进入癌症临床试验阶段,但仍需美国食品及药物管理局的批准。Dell'Acqua 说:"这是令人鼓舞的第一步,为我们提供了新的线索。"编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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研究发现母乳中的蛋白质慧通过影响肠道细菌的组成提高后代的免疫力

研究发现母乳中的蛋白质慧通过影响肠道细菌的组成提高后代的免疫力 研究人员发现,母乳中缺乏一种关键补体蛋白的哺乳小鼠所哺育的幼鼠,其肠道微生物种群与用标准小鼠母乳哺育的幼鼠不同,这使它们极易受到腐蚀柠檬酸杆菌( 一种感染小鼠肠道的细菌)的感染,这种细菌类似于某些类型的导致腹泻的大肠杆菌,后者可以感染人类,但不能感染小鼠。研究人员的实验表明,小鼠母乳中的补体成分能直接消灭某些类型的肠道细菌,从而促进小鼠婴儿的健康。这种对肠道微生物群的重塑使婴儿小鼠不易受腐蚀柠檬酸杆菌感染,从而保护幼鼠免受某些传染病的威胁。这种重塑活动并不依赖于抗体,这与人们通常认为的补体成分的作用方式截然不同。研究人员还在单独的体外分析中证实,人类母乳中含有这些补体成分,它们在靶向特定细菌方面表现出类似的活性。综上所述,这些发现揭示了母乳如何发挥保护作用,防止某些细菌感染的机制。这项研究发表在《细胞》杂志上。研究资深作者、彭博学院生物化学与分子生物学系教授、博士万凤仪(Fengyi Wan)说:"这些发现揭示了母乳补体蛋白在塑造后代肠道微生物组成和保护后代早期肠道免受细菌感染方面的关键作用。这代表着我们对母乳保护机制的认识有了重要的扩展"。该研究的第一作者是万研究小组的助理科学家、博士徐冬青。母乳喂养的益处与补充蛋白质母乳喂养有许多已知和潜在的益处。它能为婴儿提供极佳的营养,似乎还能预防某些短期或长期疾病。众所周知,母乳还能通过共享来自母体的抗体和白细胞来帮助预防常见感染。母乳中还含有补体蛋白,它们可以与抗体协同或"互补"攻击细菌。血液中的补体蛋白一直是研究的重点,而母乳中的补体蛋白却很少被研究,直到现在它们的作用还不清楚。在这项新研究中,万和他的团队使用了缺乏关键补体基因的工程小鼠。他们发现,这种雌性小鼠的乳汁会使几周大的幼鼠即使是补体基因正常的幼鼠极易感染腐蚀柠檬酸杆菌而引发结肠炎,而且往往是致命的。与此相反,食用正常、含有补体的牛奶的幼鼠只表现出轻微和短暂的肠道感染症状。研究小组发现,母乳补体蛋白的这种保护作用取决于其塑造婴儿肠道微生物群的能力。补体蛋白能杀死肠道中的某些细菌种类,这种对微生物的清除创造了一种整体肠道环境,在这种环境中,如果存在腐蚀柠檬酸杆菌,有害炎症的可能性就会大大降低。"肠道微生物群对健康非常重要,"万说。"母乳中的互补蛋白对婴儿发育早期建立'保护性'肠道微生物群、促进婴儿健康和抵御病原体有着至关重要的作用"。影响和未来方向这项研究似乎也标志着基础免疫学的进步。尽管已知血液中的补体蛋白能够直接破坏细菌细胞,但人们一直认为补体蛋白通常是在特异性免疫反应中与抗体合作发挥作用的。然而,万和他的研究小组发现,母乳中的补体对细菌的活性并不需要抗体,而是一种非特异性免疫反应。这为许多新的研究打开了大门,例如,阐明母乳中特定的补体生物学特性,并将其与血液中的补体生物学特性进行比较,以及评估补体在抗体依赖性特异性免疫系统之外的作用。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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