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陈畅组与万一组揭示NO抑制铜绿假单胞菌的新机制

发布时间:2022年08月26日

  铜绿假单胞菌(PA) 别名绿脓杆菌,占全球的院内感染的10%~15% ,铜绿假单胞菌的感染致死率高达约38%,目前的治疗方案主要集中在抗生素治疗,产生耐药性是治疗方案所要面临的挑战。如何有效抑制铜绿假单胞菌及减少其对抗生素的耐药性是临床治疗中的关键难题。针对此科学问题,中国科学院生物物理研究所陈畅研究员与陕西省微生物研究所万一研究员开展合作研究,于2022年8月17日在《Nitric Oxide》杂志发表了题为"Nitric oxide inhibits alginate biosynthesis in Pseudomonas aeruginosa and increases its sensitivity to tobramycin by downregulating algU gene expression"的学术论文, 揭示了NO可以通过调控铜绿假单胞菌关键因子AlgU抑制PA藻酸盐过度合成从而抑制铜绿假单胞菌新机制。

  PA的algU是一种细胞质外功能的sigma因子,负责藻酸盐的过度合成,藻酸盐在胞外形成厚的粘液,降低其外膜的通透性产生抗药性,有助于细菌在慢性感染中的长期存活。研究团队构建了包含algU的荧光报告菌株,在不同条件下进行实时监测algU的含量以指征铜绿假单胞菌的生长。研究发现NO处理抑制了PA藻酸盐合成:内源性和外源性NO处理可以显著降低PA的algU表达,导致一系列藻酸盐合成相关基因(algDalg8algXalgK)的下调。在模式菌株和临床PA分离株中,NO对PA藻酸盐的合成均呈现抑制作用且对粘液型PA菌株更为明显。抗生素敏感性研究发现在10 μM NO供体硝普钠(SNP)的存在下,游离PA菌体的数量增加且粘附和游离的PA菌体对妥布霉素的敏感性均有不同程度提高。在囊性纤维化(CF)患者感染过程中,铜绿假单胞菌(PA)易转化为粘液型菌株,其特点是过度产生藻酸盐。本研究表明NO可能用于防止和治疗囊性纤维化肺部受到的PA感染,提高菌株对抗生素的敏感性,对PA的临床治疗具有重要意义。

图: 一氧化氮抑制铜绿假单胞菌藻酸盐过度合成的模式图

  中国科学院生物物理所陈畅研究员、陕西省微生物研究所万一研究员为本文的通讯作者;陕西省微生物研究所助理研究员高磊、中国科学院生物物理所高级工程师乔新华为本文的共同第一作者。该课题获得国家重点研发计划蛋白质机器与生命过程调控专项、中国科学院战略性先导科技项目(B类)、国家自然科学基金重大研究计划及国家自然科学基金青年基金、陕西省科学院项目等的资助。

  文章链接:

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1089860322000842?dgcid=coauthor

 

(供稿:陈畅研究组)

 

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