掠夺性细菌寻求新一类抗生素

2016年，世界卫生组织将抗生素耐药性列为“当今全球健康，粮食安全和发展面临的最大威胁之一”。该公告列举了越来越多的感染病例，例如结核病和淋病，由于对目前抗生素治疗的抵抗力增加，每年都越来越难以治疗。然而抗生素是必不可少的 - 没有它们，人类就会受到持续感染的困扰。那么，确保持续治疗的同时解决阻力上升惊人的问题的解决方案是什么?

一种潜在的解决方案在于一种独特的捕食性细菌，它以其他细菌为食，例如引起疾病的细菌。这组肉食动物被称为“活抗生素”，引起了研究人员的关注，包括冲绳科学技术研究生院(OIST)的研究人员。在最近发表的一篇关于ACS合成生物学的论文中，OIST的研究人员已经迈出了对一种如此微小的食人族B. bacteriovorus进行遗传操作的第一步。他们已经确定了可以允许操纵影响这种细菌掠夺性行为的基因的工具。“在未来，我们希望控制细菌的捕食 - 捕食的时间和程度，”核酸化学和工程部门的Mohammed Dwidar博士和该论文的第一作者解释说。“[目前]我们缺乏基本的工程工具来实现这一目标。”

B. bacteriovorus对人类无害，但对其猎物 - 革兰氏阴性菌也是致命的 - 其中包括大肠杆菌，沙门氏菌，军团菌等坏人。因此，能够控制它可能会治疗许多不同类型的感染。然而，由于其不寻常的捕食性和其他独特的特征，B. bacteriovorus的遗传操作受到限制。

OIST研究人员使用核糖开关，这是已知在其他细菌中发挥良好作用的基因表达控制工具，以应对理解和操纵B. bacteriovorus捕食的挑战。表达基因的方式遵循特定途径 - 通过转录将DNA转化为RNA，通过翻译将RNA转化为蛋白质，然后蛋白质发挥不同的功能。核糖开关在翻译阶段进入。通过在RNA链的开头放置核糖开关，然后用化学物质“激活”它，核糖开关可以启动或阻止RNA被翻译成蛋白质。

对于他们的研究，OIST的研究人员将核糖开关插入到一个被认为对B. bacteriovorus的捕食行为很重要的基因中：flagellar sigma factor fliA。然后他们用化学茶碱激活它。将修饰的细菌与一些美味的大肠杆菌猎物一起放入培养皿中后，改良的B. bacteriovorus在茶碱存在下似乎比不存在时更快地繁殖。这种更快的增殖意味着B. bacteriovorus消耗它的猎物更快，因此繁殖更快。这反过来表明，茶碱可以控制捕食性生命周期。

除了“活性抗生素”最终目标之外，还有更多可能易于操作的B. bacteriovorus细胞的潜在用途。“人们想要的是没有化学物质的有机食品，”Dwidar博士解释说。“对于一些植物病害，捕食性细菌可能是抗菌剂的潜在安全替代品。我们也可以将它用于工业，例如水处理厂。”“未来，你可以将这些细菌喷洒在新鲜食物上以防止食物中毒，”参与研究的Yohei Yokobayashi教授补充说。

有了OIST研究人员的研究成果，下一步就是要了解更多关于B. bacteriovorus和可能能够控制其行为的工具，以便有一天能够实现其完全的抗生素潜力。

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