实验室以新的视角展示噬菌体攻击

由于抗菌耐药性继续使某些抗生素的使用过时，一些人已转向杀死细菌的病毒来治疗急性感染以及一些慢性疾病。

皮特肯尼斯·P·迪特里希艺术与科学学院(Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences)的埃伯利家族生物技术教授格雷厄姆·哈特福尔(Graham Hatfull)率先使用这些病毒(噬菌体，简称噬菌体)来治疗囊性纤维化等慢性疾病的感染。尽管耐药性的重要性可能已经躲避了抗生素的早期发现，但Hatfull致力于了解细菌如何对噬菌体产生耐药性。

他的实验室刚刚发现了细菌中的特定突变如何导致噬菌体抗性。研究结果于23月<>日发表在《自然微生物学》杂志上。

他的团队开发的新方法和工具也让他们有机会在噬菌体攻击细菌时以前所未有的细节观察。随着噬菌体疗法的使用范围扩大，这些工具可以帮助其他人更好地了解不同的突变如何保护细菌免受噬菌体的入侵。

在这项研究中，研究小组从包皮分枝杆菌开始，这是负责结核病，麻风病和其他难以治疗的慢性疾病的细菌的无害亲戚。然后，他们分离出一种突变形式的细菌，该细菌对一种名为Fionnbharth的噬菌体的感染具有抗性。

为了了解lsr2基因中的特定突变如何帮助这些耐药细菌抵抗噬菌体，研究小组首先需要了解噬菌体如何在没有相关突变的情况下杀死细菌。

Hatfull实验室的四年级研究生Carlos Guerrero-Bustamante为这项研究对两种特殊的噬菌体进行了基因改造。有些在进入细菌细胞时会产生红色荧光。其他人的DNA片段会粘附在荧光分子上，因此噬菌体DNA会在受感染的细胞中发光。

在荧光信标之后，“我们可以看到噬菌体DNA进入细胞的位置，”Guerrero-Bustamante说。他们使用的成像方法由Charles Dulberger设计，他是该论文的合作者和共同第一作者，当时在哈佛大学陈曾熙公共卫生学院。

“我们第一次看到噬菌体如何迈出与细胞结合并将其DNA注射到细菌中的第一步，”Hatfull说，他也是霍华德休斯医学研究所教授。“然后我们应用这些见解来问，'那么，如果我们摆脱Lsr2蛋白，情况会有什么不同?'”

Lsr2与噬菌体抗性之间的联系以前尚不清楚，但通过他们的新方法和工具，该团队清楚地看到了它所发挥的关键作用。

通常，Lsr2帮助细菌复制其自身的DNA。然而，当噬菌体攻击时，病毒会选择蛋白质，用它来复制噬菌体DNA，压倒细菌。当lsr2基因缺失或有缺陷时 - 如噬菌体抗性包皮分枝杆菌 - 细菌不会制造蛋白质，噬菌体不能复制到足以接管细菌细胞。

这是一个惊喜。

“我们不知道Lsr2与噬菌体有任何关系，”Hatfull说。

这些新工具可用于发现写在噬菌体抗性细菌基因中的各种惊喜。它还可以帮助今天的研究人员和明天的临床医生更好地了解和利用噬菌体的能力，同时避免导致抗生素耐药性的失误。

“这篇论文只关注一种细菌蛋白，”以及它对一种噬菌体的抗性，Hatfull说，但它的影响是广泛的。“有很多不同的噬菌体和许多其他蛋白质。

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