有毒的小分子

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病原菌损害和杀死人体细胞的方式有很多种,但最常见的一种是通过产生有毒分子。这些小分子在细菌细胞内部产生,蛋白质链使用DNA模板构建,然后在细胞内进行修饰,之后直接分泌到人体细胞内部或大致方向。最近在PLoS Pathogens 上发表的一篇论文研究了由C. difficile(艰难梭菌)产生的一些有毒分子,C. difficile是一种感染人结肠的人类病原体,并且显示出令人担忧的抗生素耐药性水平。

C. difficile(艰难梭菌)产生两种主要的有毒分子,分别标记为TcdA和TcdB。这些毒素会导致液体分泌、炎症以及与细菌感染相关的结肠组织损伤。这两种毒素都会进入人体细胞并破坏内部结构,导致它们在显微镜下看起来呈圆形和 Blobby 状。两种毒素都能够激活细胞凋亡——细胞用来自我杀死的内部途径,但是一些研究表明,当细胞暴露于高浓度的TcdB时,它们倾向于直接自我破坏(坏死),而不使用细胞凋亡途径。

 


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在TcdB分子被送出细菌细胞造成损害之前,它会在细胞内部进行处理。这种处理会释放TcdB分子的催化效应部分,从而损害宿主细胞。通过敲除负责这种处理的基因,研究人员能够创建TcdB突变体——未处理形式的TcdB。然后,他们测试了正常的野生型和未处理的TcdB,以观察它们对人体细胞的影响(使用标准HeLa细胞和源自人结肠的细胞)。令人惊讶的是,两种形式的TcdB都能够杀死人体细胞。这表明内部处理不是TcdB坏死所必需的。

 

研究人员认为,虽然低浓度的TcdB具有“细胞病变效应”,即它们会损害细胞并导致细胞凋亡,但高浓度的TcdB会导致“细胞毒性效应”,杀死细胞,而不会引起受控的细胞凋亡死亡。在培养物中显示出效果后,研究人员随后探索了是否会在实际组织中看到相同的效果,他们使用了猪结肠组织。野生型和未处理的突变体之间没有显示出显着差异;对于这种毒素而言,内部处理不是引起细胞损伤所必需的。

虽然用这些术语来表达结果可能看起来是负面的,但对于病理学研究来说,探索细胞毒素的影响,并排除未来研究对于揭示抗菌疗法没有用处的领域,是非常重要的。在这种情况下,任何针对TcdB处理过程的抗生素都不会用于治疗,尽管它可以阻止分子被处理,但它不会阻止细菌造成损害。

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参考文献:Chumbler NM, Farrow MA, Lapierre LA, Franklin JL, Haslam D, 等. (2012) Clostridium difficile 毒素B通过一种自加工独立的机制引起上皮细胞坏死。PLoS Pathog 8(12): e1003072. doi:10.1371/journal.ppat.1003072

About S.E. Gould

A biochemist with a love of microbiology, the Lab Rat enjoys exploring, reading about and writing about bacteria. Having finally managed to tear herself away from university, she now works for a small company in Cambridge where she turns data into manageable words and awesome graphs.

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