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去除炭疽细菌的装甲可能会导致新的疗法

VIB-VUB结构生物学中心的研究人员报告说,去除引起炭疽的细菌的甲壳会减慢其生长速度,并对它引起疾病的能力产生负面影响。科学家称,这项研究(“ S层蛋白Sap的结构揭示了炭疽的治疗干预机制”)将出现在自然微生物学中,可能会导致新的,有效的防治炭疽和其他疾病的方法。

炭疽病是由形成芽孢的炭疽芽孢杆菌引起的一种致命且高度复原的疾病。孢子的坚韧性和通过吸入引起的炭疽感染的致死性促使其在20世纪中叶发展成为一种生物武器。尽管国际社会禁止开发和储存炭疽作为生物武器,但有时违反了这些规定。由于治疗选择有限且在大多数情况下无效,这意味着炭疽病仍然是潜在的生物恐怖主义威胁。

作为逃避免疫系统武器策略的一部分,炭疽细菌用一种复杂的动态装甲来掩盖自己。这种装甲的一个鲜为人知的成分是Sap S层,Sap S层是形成细菌外壳的单层蛋白质。

在这项研究中,研究人员成功地应用于纳米抗体®(小抗体片段),以控制细菌装甲的组件,并研究它的结构。纳米抗体不仅可以有效防止装甲的形成,而且在分解现有的S层方面非常有效。当应用于活细菌时,分解装甲会减慢细菌的生长,并导致细菌细胞表面发生剧烈变化。

“目前,炭疽病主要影响野生动植物和牲畜,尽管它仍然是人类公共卫生的关注点,主要是处理被污染的动物产品的人,并且由于孢子的高复原力,高致死率和致死率而成为生物恐怖主义威胁。缺乏平民疫苗接种计划。炭疽芽孢杆菌的细胞表面被保护性单晶单层覆盖,称为单层或S层,由S层蛋白Sap或EA1组成。在这里,我们生成纳米抗体,以抑制树液的自组装,确定树液S层组装结构域(Sap AD)的结构,并表明S层的分解减弱了炭疽芽孢杆菌的生长。 以及体内的炭疽病病理”,研究人员写道。

Sap AD包含六个β夹心结构域,它们折叠并独立于钙而支持S层的形成。抑制树液的纳米抗体阻止了树液的组装并在体外解聚了现有的树液S层。在体内,Sap S层的纳米抗体介导的破坏导致严重的形态缺陷并减弱了细菌的生长。Sap抑制性纳米抗体的皮下递送清除了炭疽芽孢杆菌感染,并在炭疽病小鼠模型中预防了致死性。这些发现突显了S层完整性的破坏,这种机制在携带S层病原体中具有治疗潜力。”

领导该研究的Antonella Fioravanti博士说:“我创建了这些纳米抗体作为研究Sap S层的工具,但它们还能抑制细菌生长,这是意外的收获。”

她补充说,这种作用是如此惊人,以至于纳米抗体被作为一种治疗炭疽杆菌感染的小鼠的治疗方法进行了测试。进行感染研究的Filip Van Hauwermeiren博士说:“结果是惊人的,所有接受治疗的小鼠都可以在数天内从致命的炭疽病中康复。” 他的主管Mohamed Lamkanfi博士补充说:“我们一直在研究阻止炭疽致死性的方法,但从未见过像这些纳米抗体那样惊人的作用。”根特大学)。

科学家们说,这项研究中发现的源自纳米抗体的疗法有一天可能会填补目前存在的治疗空白。此外,用纳米抗体靶向S层可能会成功对抗带有S层装甲的其他细菌。例如,实验室目前正在研究艰难梭菌中 S层靶向纳米抗体,该抗体可导致威胁生命的结肠炎。

实验在这项研究中的成功促使研究人员在细菌细胞表面上寻找其他易受攻击的靶标。

“细菌表面上的蛋白质是有趣的抗菌靶标,因为它们可直接获得。靶向这些蛋白质意味着我们不必担心细菌阻止药物进入细胞的各种方式,” VIB-VUB的Han Remaut博士指出。

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