近日來自美國賓夕法尼亞州立大學化學係及生物化學和分子生物學係副教授Squire Booker領導的研究小組在新研究中首次揭示了特異的菌株進化形成抗生素耐藥性的詳細化學機製。新研究發現將推動科學家們開發出防治超級病菌感染的新型藥物。這一論文在線發表在4月28日的《科學》雜誌上。

在這篇文章中，研究小組將研究焦點集中在了近期進化的一種超級病菌生成的蛋白質上。Booker解釋說早在數年前，遺傳研究證實鬆鼠葡萄球菌進化生成了一種稱為Cfr的新基因。Cfr基因編碼蛋白在細菌形成抗生素耐藥性中發揮了關鍵性的作用。隨後，研究人員又在金黃色葡萄球菌中發現了相同的基因。金黃色葡萄球菌是寄居在人類鼻部和皮膚上的一種最常見的細菌類型，是目前多種抗生素耐藥性感染的主要原因。由於這一基因通常定位於移動的DNA元件中，因此它能夠輕易地從非人類病原體進入到其他種類感染人類的細菌中。

“科學家們在美國、墨西哥、巴西、西班牙、意大利及愛爾蘭的金黃色葡萄球菌中均發現了這一基因，證實它能有效促使細菌對七種類型的抗生素產生耐受，”Booker說：“顯然，帶有這一基因的細菌有著不同的進化利益。然而直到現在，科學家們對於這一基因編碼蛋白質影響細菌基因結構的詳細機製仍不十分清楚。”

為了解開這些細菌耐受抗生素的化學奧秘，Booker和他的研究小組針對Cfr蛋白的甲基化功能進行了研究。所謂甲基化是指通過特異的甲基轉移酶催化作用，在某些蛋白質或核酸的特殊位點添加一種分子標記（甲基基團）的化學修飾過程。

在細菌中核糖體是合成生存必需的蛋白質的重要大分子細胞器。多種抗生素都是通過結合到核糖體上，破壞其正常功能從而殺死細菌的。研究人員發現RlmN蛋白的甲基化作用可促使細菌核糖體發揮正常的功能。同時他們還證實Cfr蛋白具有與RlmN相同的功能，但兩種蛋白在核苷酸上添加甲基基團的位置卻完全不同。甲基化修飾阻斷了抗生素與核糖體的結合，破壞了抗生素對核糖體的效應。“RlmN 和Cfr添加甲基基團的位點與常規的位點在化學上存在明顯的差別，這些位點用常規的化學方法通常無法進行甲基化修飾，”Booker說：“我們對新發現感到非常的興奮，因為它代表了甲基化作用的一種全新化學機製。由此我們現在能清楚地了解某些細菌進化形成抗生素耐受的相關機製。”

Booker表示下一階段他們將利用這一新發現設計出可與經典抗生素結合作用的化合物。“現在我們了解了一些細菌耐受幾種抗生素的特殊機製，我們開始思考如何可以破壞這一過程從而確保抗生素正常發揮作用，”Booker說。（來源：生物通 何嬙）