新型细菌毒素对抗抗生素耐药性

抗生素耐药性问题日益令人担忧。据美国疾病控制与预防中心称，每年有超过280万人感染抗生素耐药性病毒。现在，一组研究人员发现了一组可以杀死有害细菌和真菌的新型细菌毒素，这为对抗感染(尤其是对抗生素有耐药性的感染)打开了大门。

该研究结果发表在《自然微生物学》上，题为“抗菌和抗真菌细菌毒素的系统发现”，揭示了一些细菌如何利用这些毒素与其他微生物竞争。

研究人员由希伯来大学环境科学研究所的AsafLevy博士、科雷特兽医学院的NetaSchlezinger博士和生命科学研究所的NetanelTzarum博士领导，与魏茨曼科学研究所的研究人员JacobKlein和MeitalOren-Suissa以及霍恩海姆大学的HerbertSchmidt博士合作，发现存在于100,000多个微生物基因组中的毒素可以破坏细菌和真菌的细胞而不会损害其他生物。

微生物竞争是一种自然现象，细菌已经进化出复杂的方法来消灭竞争对手，包括产生毒素。自然界中用于竞争的天然化合物最著名的例子是细菌和真菌产生的抗生素。

在这项研究中，Levy的团队开发了一种计算方法来识别之前未被发现的毒素蛋白结构域，这些结构域长度为100-150个氨基酸，存在于超过105,000个微生物基因组中。这些蛋白质毒素被称为多态毒素，在微生物战争中发挥着关键作用，可以瞄准和杀死不同生态系统中的竞争微生物。

研究小组验证了九种新发现的毒素，每种毒素都代表一个大型进化保守家族，证明了它们在大肠杆菌和酿酒酵母中表达时能够导致这些模型生物的细胞死亡。还发现了五种抗毒素基因，也称为免疫基因，它们可以保护产生毒素的细菌免于自我毁灭。

研究人员还发现，这些毒素对一系列致病真菌具有抗真菌活性，而某些无脊椎动物和巨噬细胞则不受影响。该研究的实验结果表明，这些毒素主要作为有效的酶，针对细胞膜、DNA或细胞分裂等基本细胞过程。

两种毒素-免疫蛋白复合物的结构分析进一步证实，其中一些毒素具有DNase活性，可以降解靶细胞中的DNA。

“我们的研究结果拓展了我们对细菌如何使用毒素与其他微生物竞争的理解，并为未来研究人类和植物细菌和真菌病原体急需的抗菌剂提供了令人兴奋的途径，”Levy说。“这些毒素作为新临床治疗或生物技术创新基础的潜力尤其令人兴奋。”

这一发现可能为新型抗菌策略铺平道路，特别是随着抗生素耐药性病原体的增加。这项研究对于理解不同环境中的微生物相互作用和开发下一代抗菌剂都具有广泛的意义。