遗产学院研究小组发现葡萄球菌使用的新适应性技巧

在最近发表的关于一种常见于人体的疾病细菌的调节机制的研究中，俄亥俄大学传统骨科医学院细菌学副教授艾琳·墨菲博士和她的团队没有发现他们想要寻找的东西。然而，他们的发现开辟了更多的研究途径，这表明科学还需要更多地了解不同细菌病原体用来适应环境变化的工具。

墨菲是传染病和热带病研究所和威廉希尔亚洲真人平台跨学科分子和细胞生物学计划（MCB）的成员。她和她的研究小组——包括来自俄亥俄大学、埃及和德国的合作者——正试图确定一种调节金黄色葡萄球菌基因表达的温度敏感机制。这是一种众所周知的细菌，许多人的鼻孔里携带着这种细菌，有时会进一步渗透到体内，造成有害的感染。

当金黄色葡萄球菌从鼻子移动到身体内部时，它周围的环境变得更温暖。在一些细菌中，这样的温度升高会触发基因表达的变化，这可能会使细菌更好地在新环境中生存——这对葡萄球菌已经侵入人体的人类来说是个坏消息。

找一个基因温度计

被称为“RNA温度计”的温度感应调节器在信使RNA分子（从DNA传递遗传信息）的结构中被发现，已经在其他细菌中被发现。例如，墨菲和她的合作者已经在志贺氏菌中发现了这样一种机制。

他们开始在金黄色葡萄球菌中寻找类似的东西。相反，他们发现了一种机制，这种机制对温度变化的反应方式与之前遇到的RNA温度计相反——这种机制不是随着温度升高而增加基因的表达，而是随着温度下降而增加表达。这种基因控制着一种叫做CidA的蛋白质的产生。

“我们要找的是一个传统的温度计，”墨菲解释说。“在温度升高的情况下，这些介导基因的表达增加。但是在这里我们发现我们的目标基因的表达减少了。所以它是受温度调节的，但与较低的温度相比，它在37摄氏度时表达得较少。（当葡萄球菌从鼻孔转移到体内时，体温从30度左右上升到37度左右。）

这只是在细菌有机体中发现的第二个这样的RNA“热传感器”——一种对温度下降而不是上升作出反应的RNA，也是在葡萄球菌中发现的第一个。这提供了一个线索，即细菌病原体具有比以前认识到的更广泛的适应性工具。

正如墨菲和她的合著者在《公共科学图书馆·综合》杂志上发表的一篇论文中所说的那样：“除了在重要的病原体金黄色葡萄球菌中对第一个基于rna的热传感器进行表征外，（这一发现）还强调了这类重要的核糖调节因子的功能多样性。”

我们可以关掉吗？金黄色葡萄球菌的恒温器?

了解细菌基因表达的温度响应调节提高了一种可能性，即未来可能会发现一种药物，将温度传感器锁定在其低温设置中。如果能做到这一点，就意味着当金黄色葡萄球菌从鼻子转移到体内较温暖的地方时，温度的变化不会引发基因表达的变化，细菌也不会从这种变化通常提供的任何生存优势中受益。

“这种调节机制很容易被操纵，”罗南·卡罗尔博士说，他是威廉希尔亚洲真人平台生物科学系微生物学助理教授，传染病和热带病研究所和MCB的教员，也是论文的合著者。“大约33%的人鼻子里有葡萄球菌。它对你没有任何伤害，但众所周知，它可以从你的鼻子进入你的身体并引起感染。因此，如果我们能够开发出一种分子，可以将RNA热传感器锁定在一种格式中，你可以想象，你可以将其用作一种治疗方法。现在，离我们现在的位置还有很长的路要走，但你必须有目标，对吧？”

Carroll博士指出，实现这一目标的一个要求是更好地了解CidA对金黄色葡萄球菌的益处，目前尚不清楚。“没有人真正完全理解它的作用，”他说。

寻找一种除了抗生素之外的工具来攻击金黄色葡萄球菌是一个紧迫的医学问题。抗菌素耐药性（AMR）——本质上是细菌病原体迅速进化出对常用抗生素的遗传耐药性的现象——日益被认为是一种严重的公共卫生威胁。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）广泛存在，许多葡萄球菌感染现在被证明对抗生素甲氧西林具有耐药性。

意外发现的价值

墨菲的研究还证实，在科学领域，得出意想不到结果的研究可能是有价值的。墨菲和她的合作者希望在金黄色葡萄球菌中找到一个经典的RNA温度计；他们的发现明显不同，但很有趣。墨菲和她的团队向德国波鸿市鲁尔大学的一名研究人员提供了金黄色葡萄球菌基因组的计算机化版本，后者设计了一个计算机程序，根据在这些位点上经常看到的结构特征，搜索基因组中可能的RNA温度计位点。有超过270种可能的RNA温度计被确定，但到目前为止，很少有成功的。当墨菲在雅典的团队在不同温度下测试这些位点的调节变化时，他们发现了意想不到的低温相关性。

墨菲回忆说：“我的一个学生赫巴拉哈·侯赛因（Hebaallaha Hussein）最初带着数据来找我。来自埃及的访问学者侯赛因是最近发表的这篇论文的第一作者。“她基本上是在说，‘哦，行不通；不是我们想的那样；一定是出了什么问题，’”墨菲说。“我们说，‘实际上，这些数据是很好的数据。那么这是什么意思呢？“它让我们走上了一条意想不到的道路。我认为，关于RNA热传感器以及细菌如何利用RNA做出反应，肯定还有比我们目前所了解的更多的东西需要学习。我们经常陷入一种思维定势，认为我们已经知道了。但显然存在我们不知道的差异。”

遗产学院负责研究与创新的副院长达琳·贝里曼（Darlene Berryman）博士称，这项研究是该学院不断增长的研究雄心的一个指标。她说：“这项研究突出了传统学院传染病和热带病研究所在细菌发病机制领域扩大的合作努力。”“这些意想不到的发现也表明，我们对微生物环境还有很多需要了解的地方。威廉希尔亚洲真人平台的ITDI在进化我们对细菌的理解方面处于有利地位。