新的基因转移规则有助于防止抗生素耐药性的传播

与其他生物不同，细菌可以从环境中吸收遗传物质。这种交换基因的能力使他们能够获得新的特征，如不同的代谢途径，毒力基因和抗生素抗性。

更好地理解基因转移的复杂机制可能是阻止抗生素耐药性增加的全球威胁的关键。我们的最新发现使我们通过发现一套新规则使我们更接近这一目标。

细菌基因组做了我们做不到的事情

细菌是我们不变和无处不在的伴侣。在每个表面上都聚集着大量的细菌，它们的集体生物量比整个人口的生物量大一千倍。

没有细菌，我们将无法生存多久。我们应该让它们成为我们的星球的可居住地，以及它们在将营养物质输送到土壤中的作用。没有微生物的地球是一场噩梦般的场景。然而，允许细菌在不受其他生命形式限制的条件下生存的进化过程也可能使它们对人类健康有害。

与人类基因组不同，人类基因组在我们有生之年仍然相对不掺杂，细菌经常获得新的遗传物质。自从你开始读这篇文章以来，你身边的一些细菌已经发生了变化

虽然我们自己的遗传物质隐藏在核的保护膜后面，但细菌没有这种类似拱顶的结构。最近一种细菌通过称为水平基因转移(HGT)的现象可以获得多达60%的基因组，其中大片DNA可以在一个步骤中交换或完全替换。

难题

HGT的神秘之处在于它剁碎和改变DNA的过程乍一看似乎是随意的，但HGT往往最常发生在密切相关的物种之间。为什么?

水平基因转移可以以几种不同的方式发生。它们中的每一种都归结为一些DNA被引入细菌细胞，紧邻细胞自身的DNA，并被意外地整合到染色体中。无论DNA如何在细胞内结束，引入的DNA都可以包含在受体细胞的基因组中。没有基因似乎免疫。

如果故事很简单，那就是它。具有新DNA的细胞将通过与其他当地微生物竞争资源而面临自然选择。如果DNA含有有益的基因，这可能意味着细胞具有新的能力，就像在下一次局部抗生素末世中幸存一样。

然而，生物学很少这么简单。相反，更密切相关的细菌倾向于比人们预期的更频繁地给予和接受基因。令人惊讶的部分原因是，在任何环境中捐献基因的最可能的候选者都不是近亲。在一克土壤中可以发现多达18,000个单独的细菌基因组。这表明除了接近之外的其他因素决定了基因转移事件的成功。

规则

在我们工作的核心是短，重复序列被称为目标，或者一个体系结构的设计IM离别小号equences。AIMS在DNA复制和细菌DNA分离过程中非常重要。

我们发现，如果AIMS组在供体和受体基因组之间很好地匹配，则可以维持在这些基因组之间移动的DNA。如果它们没有很好地匹配，则相反，实际上建立了“转移规则”。

在自然界中，传入的DNA在细菌染色体上下雨。受体细胞的AIMS有点像一个多孔的伞，只允许AIMS兼容的DNA通过添加到染色体上。反转的模式(其中一大块DNA转向面向相反方向的随机事件)和细菌染色体中的HGT表明自然选择已经过滤掉了具有不相容AIMS的HGT发生的细菌。

值得一提的是，AIMS不是一个硬障碍，而是对HGT的一种约束，它可以积极地促进密切相关生物之间的转移。虽然我们的研究结果表明错误的AIMS可能会导致像DNA复制和分离这样的重要系统出现问题，但是如果它们具有不相容的AIMS，则新获得的细胞改变剂的基因，如抗生素抗性基因，不太可能被过滤掉。与生物学一样，基于AIMS的规则是另一个更复杂的难题。

让它对我们有利

质粒是双链DNA的微小环，漂浮在细胞中，能够独立于细菌染色体进行复制。这使它们免受AIMS相关的基因转移限制;他们不必进入染色体。它们是新型DNA可以最终进入细胞的一种方式。

它们通常还含有抗生素抗性基因。如果我们能找到使这些质粒对环境中的细菌更难以忍受的方法，也许我们可以限制它们的传播，就像AIMS限制细菌染色体之间的转移一样。

一个想法是一种遗传工具，它将迫使质粒与染色体物理整合。这将同时使这些移动性降低并使它们受到染色体起作用的限制。例如，质粒“固定化”盒可以部署在高风险区域中，以减少一组称为ESKAPE病原体的多药抗性致病细菌中基于质粒的基因转移。

如果我们能做到这一点，也许在未来我们可以阻止我们担心的基因的传播，如抗生素抗性基因或毒力基因。

郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如有侵权行为，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。