http://www.physorg.com/news/2011-06-deadly-bacteria-mimic-human-proteins.html
June 1, 2011
根據 Translational Genomics Research Institute (TGen) 所完成的一項新研究表示，致命細菌也許藉由模仿人類蛋白質而演化出抗藥性（antibiotic resistance）。
根據這項 5 月 26 日發表在 Public Library of Science (PLoS) One 期刊上的研究，這種「分子模仿（molecular mimicry）」的過程也許能協助解釋，為何細菌性人類病原體（它們有許多一度很容易以抗生素來治療），最近幾年「重現江湖（re-emerged）」成為高傳染性公衛威脅。
"這種模仿能使細菌規避其宿主的防禦反應，躲開我們的免疫系統，" Dr. Mia Champion 表示， TGen 病原體基因組部門的助教授以及本研究作者。
利用基因組定序（拼出儲存在 DNA 當中的數十億個遺傳指令），這項研究確認了數個甲基轉移酶（methyltransferase）蛋白家族，那非常類似，在另一方面與人類細菌性病原體關係疏遠。這些蛋白也在人類、小鼠與大鼠這樣的宿主中被發現。
研究者在 Francisella tularensis subspecies tularensis 這種病原體（Francisella 屬最毒的一種形態，譯註：兔熱病 A 型，革蘭氏陰性桿菌）當中發現甲基轉移酶。只要一個細胞就能致命。甲基轉移酶是這種病原體中的潛在毒力因子（virulence factor），那會導致兔熱病（Tularemia），野生囓齒目動物（尤其是兔子）常見的傳染病，那能透過叮咬、接觸、吃或喝下遭到污染的食物或飲水，或甚至呼吸到這種細菌而被傳染。如果沒治療，它會造成重度衰竭或甚至要命。
類似的甲基轉移酶蛋白可在其他高度傳染性細菌中發現，包括導致肺結核（Tuberculosis，這種疾病每年導致超過 100 萬例的死亡）的病原體結核分枝桿菌（Mycobacterium tuberculosis）。這項研究也在科克斯屬（Coxiella）、退伍軍人菌屬（Legionella）、綠膿桿菌屬（Pseudomonas）這樣的人類病原體中確認出截然不同的甲基轉移酶亞型。
一般而言，這些細菌性病原體被視為「高度複製性（highly clonal）」，意思是每個物種的所有基因內容非常類似。然而，這項研究表示，"就整個基因內容而言，病原性細菌物種從非病原性祖先的演化... 被標示成相對較小的改變。"
基因組比對包括數種菌株的比對，以及植物與動物（包括人類）的比對。在人類 DNA 中也發現一種甲基轉移酶蛋白的「異物種同源基因（ortholog）」。雖然整個異物種同源基因的整個序列具高度相似性，不過，這項研究確認出一種蛋白域（protein domain），在不同的生物體中具有截然不同的胺基酸變異。
"總而言之，證據指出 Francisella tularensis 蛋白在某種分子模擬機制中的角色。端看感染性，細菌性病原體會傾倒超過 200 種稱之為「效應子蛋白（effector proteins）」的蛋白質到人類巨噬細胞內。因為這些蛋白質與人類蛋白質如此接近，它模仿它們並使得它們干擾人體的免疫反應，因而保護了病原體，" Dr. Champion 說。
"這些發現不僅為 Francisella 屬中毒力的演化提供了洞見，考慮到斡旋宿主-病原體關係的分子機制時，還會有更廣泛的牽連。" 她補充道。
透過次世代全基因組資料庫（Next Generation genome-wide datasets）確認病原體與人類蛋白之間的微小差異，在新藥物治療的發展中能幫助開發分子標靶，她說。
※ 這次歐洲大腸桿菌事件說不定有關。相關報導：
＊ Host-Pathogen O-Methyltransferase Similarity and Its Specific Presence in Highly Virulent Strains of Francisella tularensis Suggests Molecular Mimicry
http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0020295s
Mia D. Champion＊ 歐桿菌奪命 元凶非西班牙黃瓜
PLoS ONE 6(5): e20295.
doi: 10.1371/journal.pone.0020295
＊ 微波轟炸 殺死外來入侵物種
＊ 超級細菌奪命 恐襲全球
＊ 霍亂弧菌如何變得具有傳染性？
＊ 超級病菌：C-diff 為何如此致命？
＊ 為何沙門氏桿菌在太空中更致命？
＊ 結核桿菌利用體內幹細胞來保護自身
＊ 使細菌的抗藥性逆轉
＊ 中研院研發更強抗生素 再戰頑強細菌
＊ 蛋白質結構研究 揭露關鍵演化史
＊ 蛋白質研究證明植物與人類在演化上的連結
＊ 合成酵素能幫助確認難以研究的蛋白質
＊ 研究者將蛋白質放在想放的位置
＊ 細胞內的蛋白質運送由簡單規則所主宰
＊ 反布朗運動的單分子電動力阱
1 則留言:
大腸桿菌是敵還是友？
中廣 2011/06/10
「大腸桿菌是敵還是友？」（夏明珠報導）
它是傳染性痢疾最惡名昭彰的禍首，也是這波起始於德國的食物中毒、已經造成三十人死亡疫情的肇因，它是大腸桿菌，令人聞之色變，但是科學家卻說，它給了我們生命的答案，讓我們了解我們究竟是誰。
幾乎從我們聒聒落地開始，我們的腸道裡面，就有了大腸桿菌，拜它之賜，許多更危險的細菌，才沒有立足之地。大腸桿菌也存在於其他恆溫動物的體內，牠的家族成員複雜，種類繁多，多數都是無害的，可是幾粒老鼠屎，壞了一鍋粥。
大腸桿菌是最早完成基因定序的細菌之一，對於基因研究，功不可沒，牠增進了我們對人體運作的了解，因為生物基因的運作模式，道理是相通的，在大腸桿菌身上行得通的，在大象的身上也一樣。
其實，拜科學之賜，現在有許多種類的大腸桿菌，經過基因變造，它成了人類的奴僕，在實驗室裡面，它被大量複製，從事不同的用途，比方說，它可以扮演小型工廠的角色，給予它正確的指令，它就可以快速的製造許多基因或是特定的蛋白質，它是最理想的長工，很好養、不需要花太多力氣或是特殊的環境。尤其是，它很容易改造，可以快速複製。
大腸桿菌被運用在醫療上的最早的一批成功案例包括，製造人類胰島素，1970年代，科學家把人體內生產胰島素的基因，注入大腸桿菌，透過細菌分裂，產生出大量可以製造胰島素的大腸桿菌，用以治療糖尿病。在那以前，糖尿病得靠從馬尿或是豬的胰臟中，分離出來的胰島素來治療，用大腸桿菌來製造胰島素的技術，催生了生物科技工業。如今，大腸桿菌被用於製造抗生素、疫苗以及許許多多醫藥。還有更多研究以及正在研發中的藥品，都使用到它，包括癌症的標靶療法，麻省理工學院的助理教授（沃伊格）解釋說，在癌症的標靶治療中，大腸桿菌的角色，就如同遞送藥物的交通工具，研究人員製造出一種專門黏附癌細胞裡某種特定分子的大腸桿菌，利用大腸桿菌把藥物傳遞到它要消滅的癌細胞那裡，沃伊格教授說，大腸桿菌的運用，正在朝向新階段邁進，過去，都是使用抗生素來殺滅細菌，現在，研究人員透過基因工程，來改造大腸桿菌，讓它和我們體內已經存在的益生菌互動。
大腸桿菌不只運用在醫療上，工程與電腦科學也用得到它，洛杉磯加州大學的廖俊智教授領導的研究團隊，藉著改變大腸桿菌的基因結構，製造出能源密度比天然酒精高的長鏈酒精。長鏈酒精能源效率更高，不會腐蝕引擎，與噴射發動機燃料或是柴油的相容性更高，很適合製造生質燃料，它也比較環保。研究團隊下一步要朝把這種技術商業化努力。
另外，許多科學家正在嘗試利用大腸桿菌基因的數位特性，從事運算用途，哈佛大學醫學院的研究團隊，用大腸桿菌做成的細菌電腦，運算速度遠遠快於傳統電腦，而且隨著細菌不斷繁殖，它的速度會愈來愈快。
大腸桿菌可以說是地球上被研究得最頻繁的生物體，科學家說，我們對它、搞不好比我們對自己認識還要多，它的用處簡直不勝枚舉，無論是在研究與非研究上，它都一種貢獻斐然的微生物。它具備多樣化的性質、可以在許多不一樣的環境中生存，很容易和其他來源的基因結合，然後快速複製，不過這也同時造就了它可怕的另一面，導致歐洲這波食物中毒疫情的是一種新的大腸桿菌，它已經奪走了二十多條人命，它的傳染源還沒有找到，衛生單位恐怕還有得忙。
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