细菌自我防御新机制：可抵御抗生素

近日，丹麦和英国的研究人员通过X射线分析了大肠杆菌中RelB2E2这个毒素—反毒素复合体的晶体结构，发现了细菌控制细胞内毒素的自我防御新机制。
　　这种新机制是：致病细菌产出毒素导致持留细胞产生，进一步进入冬眠状态。在冬眠期，细菌会持续调控毒素的含量，以维持冬眠状态，抵御抗生素。（李勤）

　　浙江大学林辉：

　　丹麦和英国研究者这项研究主要是为了揭示一种能够诱导细菌发生程序性细胞死亡的系统的发生机制。细胞程序性死亡或称细胞凋亡是指细胞遵循自身基因有序调控的主动自杀过程。越来越多的研究发现，除了多细胞真核生物，低等的单细胞原核生物在不良条件下，也会主动地进行生长抑制甚至死亡，以维持整个菌群家族的生存。可以这么说，在这些常常有着数以万计个成员的细菌家族里，在受到外敌入侵或者食物资源不足的情况下，家族就会自发启动死亡程序牺牲大部分成员以达到让血统得以延续的目的。

　　在正常条件下，毒素与抗毒素系统（TA）在细菌体内维持着一种动态平衡，不会对细菌产生任何威胁作用。但是，TA系统可以说是一颗定时炸弹，稳定的毒素是弹药，而定时器就是不稳定的抗毒素，一旦毒素与抗毒素之间的动态平衡被打破，炸弹就会爆炸。该项研究报道中的RelBE系统在细菌中属于II型TA系统，其中共表达基因中的relB基因和relE基因分别编码RelB抗毒素蛋白和RelE毒素蛋白。RelE毒素蛋白能对细菌产生杀害作用，RelB蛋白可以作为解药。有趣的是，在这种TA系统中，relBE 共表达基因受到RelB：RelE比例的调控，但事实上，只有RelB蛋白含有DNA结合域。此外，单纯的RelB蛋白对基因的结合能力很弱，加入RelE使RelB：RelE的比例大于2：1可以急剧提高RelB蛋白对基因的结合能力。但当RelE浓度太高时，RelB蛋白的DNA结合能力又会减弱甚至丧失。

　　那么，到底要多少RelE蛋白才能让RelB从DNA上释放下来呢？RelE和RelB到底如何调控这种基因转录的进行呢？这两个问题的解决便是这项研究的主要目的。该项目研究最终告诉了我们RelE与RelB的DNA结合域的空间排列，为RelBE TA系统的条件性协同现象提供了结构及机制基础。

　　很多不同作用类型的抗生素以及一些剧烈的外界刺激可以引发TA介导的程序性死亡导致细菌大量死亡。如能知道TA系统的具体作用方式，可以以TA系统作为抗生素的作用靶点来设计直接作用于染色体上自杀模块的新型抗生素。

　　目前所用抗生素的耐药性问题日趋严重，这项研究结果将是新型药物研究的重要理论基础，是解决临床上耐药性问题的重要突破口。

　　《中国科学报》 (2012-09-25 B2 生物)