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研究人员展示了微生物如何保护自己抵御自由基

存在许多不同的情况,其中微生物暴露于被称为自由基的高反应性分子。这些分子能够破坏重要的细胞成分,并且可以在正常细胞代谢期间或响应环境因素时产生。

自由基在抗生素有效性,疾病的发展和人体免疫系统的正常功能中发挥重要作用。来自柏林Charité - Universitätsmedizin的一组研究人员发现了一种以前未知的机制,它可以使微生物保护自己抵御自由基。他们的发现可能有助于提高抗菌物质的功效。这项研究的结果发表在Nature上。

术语游离氧自由基是指高活性氧分子,其能够破坏一系列重要的细胞结构,例如蛋白质,DNA和细胞膜。虽然自由基代表了一种破坏性的力量,但它是人体学会利用的力量。人体免疫系统的一些细胞产生自由基,作为对抗入侵微生物的一部分。当微生物细胞与抗生素接触时,代谢过程也会导致自由基的产生。这是他们活动背后的一个重要因素。微生物已经开发出各种机制来拦截和中和这些高反应性分子,以便转移免疫系统攻击。由Charité生物化学研究所所长Markus Ralser教授领导的国际研究团队,现在已经能够证明微生物还拥有另一种先前未知的防御策略。与之前记录的机制相比,这种策略可能特别有效。

研究人员开始使用面包酵母作为模型生物进行研究,观察到酵母细胞积累了大量的赖氨酸,这是用于酵母蛋白生产的结构单元。在从环境中吸收后,赖氨酸的储存水平比正常生长所需的水平高70至100倍。利用数学模型和遗传分析来确定这种“赖氨酸收获”的目的,研究人员发现酵母细胞利用累积的赖氨酸来改变自身的新陈代谢。这种重新配置的后果之一是产生了大量的谷胱甘肽,谷胱甘肽是生物体中发现的最重要的自由基清除分子之一。赖氨酸收获后,酵母细胞显示出对自由基的显着增加的抗性。这使他们能够分解通常会导致细胞死亡的大量自由基。研究人员证明,这种抗性机制不仅可以用于不同类型的酵母,还可以用于细菌。

我们的研究表明,微生物从周围环境中吸收养分不仅能够促进生长,而且还可以作为一种预防措施,以防止自由基的潜在攻击。这种知识在未来可能会有用;如果我们成功地破坏了这种抗性机制,我们就有可能提高抗菌物质的功效。“研究小组将继续努力实现这一目标。”我们还将寻找其他未知的抗性机制。毕竟,了解基本的细胞过程是开发抗菌物质的先决条件。“

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