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肺炎细菌的进化热点有助于它逃避免疫系统

2018-12-26 11:40:35 • 来源：

一项研究发现，保护致命微生物免受免疫细胞侵害的各种“外套”是由快速进化的基因的“热点”产生的。肺炎链球菌是肺炎最常见的细菌原因，每年估计有500,000名5岁以下儿童死于肺炎。这些虫子还可能导致脆弱患者的脑膜炎和血液中毒。介绍了过去20年的疫苗已经通过瞄准最致命的亚型或肺炎球菌的“血清型”降低死亡率是成功的细菌的确定的估计几乎100屈指可数- 。然而，疫苗未涵盖的其他细菌菌株正变得越来越普遍。

肺炎细菌的进化热点有助于它逃避免疫系统

现在，由伦敦帝国理工学院的研究人员领导的研究小组在细菌基因组中发现了一个“进化热点”，通过调整其最外层帮助它逃避人体免疫系统。他们的研究结果表明，这一DNA区域的快速变化是新血清型出现的驱动力 - 这一过程可能对未来的疫苗开发构成挑战。

研究人员表示，尽管有强有力的证据表明疫苗可以提供良好的肺炎球菌肺炎保护，但更好地了解细菌在基因水平上的变异情况可以帮助科学家们在致命的疾病中领先一步。

“肺炎球菌一直在躲避免疫系统很长一段时间，所以他们非常适应改变'外观'以克服挑战，”帝国公共卫生学院的Rafal Mostowy博士说。这个调查。

将血清型彼此分开的一个关键因素是它们的胶囊 - 一层密集的糖层，包裹着细菌，起到盔甲的作用，保护它们免受身体巡逻免疫细胞的识别和攻击。

在发表在“ 分子生物学与进化 ”杂志上的这项研究中，来自帝国的研究人员研究了来自世界各地的数千种肺炎球菌细菌样本的遗传数据。共研究了来自29个国家的4,519个样本，重点是胶囊的变异随时间的变化。

改变外套蛋白质

分析显示，他们的DNA的一个区域，特别是称为cps基因座，相对于基因组的其余部分，已经以高比率累积变化。这个进化热点包含了负责细菌含糖衣服的基因，并以超过基因组其余部分两倍的速率累积突变和新的DNA片段。

比较来自不同菌株的DNA揭示了许多共同的共有遗传因素 - 证据表明过去在一个称为水平基因转移的过程中，虫子交换了DNA。

更重要的是，他们发现，除了用相关的肺炎球菌菌株交换DNA之外，有证据表明这些虫子从不同种类的链球菌中汲取了DNA，这可能是产生新的抗药性虫子的潜在途径。

“这些结果显示，看似无趣的'无害'细菌可以帮助潜在致命的细菌变得更加多样化，从长远来看，可以帮助它们在疫苗面前实现多样化，”Mostowy博士解释说。“我们不知道这些无害的共生细菌 - 它们存在于我们体内 - 在这个过程中扮演了多少角色，但似乎它们对于重要病原体的多样化至关重要，并且实际上与医学相关观点看法。”

两种广泛使用的肺炎球菌细菌疫苗通过将细菌胶囊中发现的糖标记到免疫系统的细胞来起作用，因此如果免疫细胞在将来识别它们，它们可以发起更强的防御。基因组中的进化热点有可能产生新的糖组合和胶囊，这可能会躲避这些疫苗。

“我们目前使用的疫苗针对的是快速发展的基因复合物--cps基因座 - 可能变化如此之快，因为它已经受到我们免疫系统数十万年的压力，”Mostowy博士补充道。

然而，研究人员表示，遗传数据只是故事的一部分。环境，公共卫生和药物开发等因素都在新菌株的出现中发挥作用。研究人员相信，免疫仍然是对抗虫子的最佳武器。

“有强有力的证据表明接种疫苗确实可以保护最有可能患病的儿童，这项工作为保护疫苗免受长期潜在的未来变化提供了重要的一步，这些变化可能会改变这种变化。” 莫斯托维博士强调。

Mostowy博士目前正在与剑桥公共卫生学院的David Aanensen博士领导的研究人员合作，在剑桥病原体基因组监测中心，以更好地了解不同细菌物种的胶囊多样性。

研究人员希望他们能够了解链球菌之间DNA的水平转移如何导致新的胶囊变异的产生。

Mostowy，R。等人的“肺炎球菌胶囊合成基因座cps作为进化热点，具有通过重组产生新血清型的潜力”，发表于Molecular Biology and Evolution。

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