연구원들은 박테리아가 바이러스 기생충을 통해 유전 물질을 공유하는 이전 에 알려지지 않은 메커니즘을 발견했습니다. -- 사이언스데일리

연구원들은 박테리아가 바이러스 기생충을 통해 유전 물질을 공유하는 이전에 알려지지 않은 메커니즘을 발견했습니다. 통찰력은 과학자들이 박테리아가 어떻게 빠르게 적응하고 진화하는지, 그리고 박테리아가 어떻게 더 독성이 강해지고 항생제에 내성이 생기는지 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

n 싱가포르 국립 대학교(NUS)와 임페리얼 칼리지 런던(Imperial College London)의 과학자들은 생화학 및 분자 생물학 분야에서 가장 저명한 상호 검토 과학 저널 중 하나인 Cell에 오늘 발표된 연구에서 박테리아가 자신을 전파하는 새로운 방법을 발견했습니다. 유전자가 이전에 이해했던 것보다 훨씬 빠르게 진화할 수 있게 합니다. NUS Yong Loo Lin School of Medicine(NUS Medicine)의 미생물학 및 면역학과 및 전염병 중개 연구 프로그램(Infectious Diseases Translational Research Program)의 John Chen 조교수가 이끄는 통찰력은 과학자들이 어떻게 병원성 박테리아가 진화하고 점점 더 악성화되는지 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 항생제에 내성이 있습니다.

유전 물질을 공유하는 능력은 양성 박테리아를 순식간에 치명적인 병원체로 전환시킬 수 있기 때문에 미생물 진화의 주요 동인입니다. 박테리아의 바이러스인 파지는 유전 형질 도입으로 알려진 과정을 통해 유전자가 한 박테리아에서 다른 박테리아로 전달되도록 하는 도관 역할을 할 수 있습니다. 현재 알려진 변환 메커니즘에는 일반화, 특수화 및 측면의 세 가지가 있습니다. 측면 변환도 2018년에 같은 그룹의 연구원들에 의해 발견되었으며, 다음으로 가장 강력한 메커니즘인 일반화된 변환보다 최소 1,000배 더 효율적입니다.

새로운 과정은 측면 공동 변환(lateral cotransduction)이라고 불리며 박테리아 진화에서 이 새로운 빈도와 속도 뒤에 있는 설계자는 파지를 착취하고 기생시키는 이기적인 DNA 요소인 황색포도상구균 병원성 섬(SaPI)이며 일반적으로 S의 염색체에 통합된 것으로 발견됩니다. .aureus가 분리됩니다. S. 아우레우스는 사람과 동물에서 포도상구균 감염을 일으킬 수 있는 박테리아의 일종입니다. 주로 피부 감염으로 나타나지만 혈류로 확산되어 장기, 뼈 또는 관절을 감염시키면 생명을 위협할 수 있습니다.

임페리얼 칼리지 런던(Imperial College London) 전염병학과의 José R. Penadés 교수 및 세균 저항 생물학 센터 소장은 “이 획기적인 발견은 박테리아가 진화하는 새로운 경로를 밝혀줍니다. 박테리아 진화를 주도하는 메커니즘을 이해하는 것이 점점 더 중요해지고 있습니다.”

이 새로 발견된 프로세스인 측면 공동 변환은 효율성 측면에서 측면 변환과 경쟁하지만 다양성과 복잡성 측면에서 후자를 능가합니다. 측면 변환은 박테리아 게놈 내의 휴면 파지가 재활성화되어 용균 주기에서 번식을 시작할 때만 발생하는 것으로 알려져 있지만, 측면 공동 변환은 재활성화 과정과 새로운 박테리아 세포의 감염 중에 발생할 수 있습니다.

또한 박테리아 숙주 DNA를 전달하기 위해 유전자를 희생하는 파지와 달리 SaPI는 측면 공동 변환을 통해 박테리아 DNA와 함께 완전히 온전한 상태로 자신을 전달할 수 있습니다. 이 놀라운 기능을 통해 프로세스를 지속적으로 반복할 수 있으므로 박테리아 유전자를 전송하는 데 훨씬 더 강력하고 효율적입니다.

첸 부교수는 “연구를 통해 우리는 박테리아가 우리가 이해한 것보다 훨씬 더 빨리 진화할 수 있다는 것을 입증했다. 지구상에서 가장 많은 기생충(파지)은 아마도 현재 알려진 가장 강력하고 효율적인 변환 물질일 것입니다.”

슈퍼버그의 등장으로 항생제 내성 변종을 치료하는 새로운 방법이 필요하게 되었습니다. 최근 몇 년 동안 주목을 받고 있는 그러한 방법 중 하나는 감염 및 질병에서 유해한 박테리아를 제거하기 위해 파지를 사용하는 파지 요법입니다. 그러나 박테리아와 싸우는 대신 일부 치료용 파지는 무의식적으로 SaPI 또는 측면 공동 변환이 가능한 기타 관련 요소의 공범자로 판명될 수 있습니다.

Penadés 교수에 따르면 “이 과정은 다양한 다른 박테리아 종에서도 발생할 수 있습니다. 이 획기적인 발견은 박테리아 진화에 대한 이해의 패러다임 전환을 의미하며 우리가 항생제 내성을 퇴치하는 방법에 막대한 영향을 미칠 것입니다.”

“그것(파지)은 단기적으로는 박테리아를 파괴하는 데 사용될 수 있지만 장기적으로는 해로운 유전자를 다른 세포에 퍼뜨리게 되어 재앙이 될 수 있습니다. 질병을 일으키는 유기체의 진화 메커니즘을 이해하는 이 새로운 방법을 통해 , 치료용 파지를 치료에 사용하기 전에 주의 깊게 검사하는 것이 중요합니다.”라고 Chen 부교수는 말했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/08/230804123751.htm