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感染细菌如何在同胞中产生遗传变异

在人类生殖中,母亲和父亲的基因以无数种变异组合并混合在一起。他们的后代可以有很大的不同。但是,细菌通过简单的细胞分裂而繁殖,因此两个子细胞与母细胞携带相同的遗传物质。由蒂宾根大学微生物学和感染医学研究所和德国感染研究中心的Simon Heilbronner博士领导的研究小组最近发现了感染细菌如何在同胞中产生遗传变异。遗传物质的某些部分被加倍或倍增。这赋予细菌新的能力,使它们有可能对其有利于影响宿主的免疫系统。这项研究的结果发表在杂志上《自然通讯》提供了有关病原体如何在对抗人类免疫系统的斗争中发展和适应的重要信息。

如果细菌通过简单分裂繁殖,就会产生克隆。这些细胞都具有相同的遗传组成和相同的特性。“但是,细菌必须保持柔韧性,因为它们的环境条件在不断变化。对于那些与人体免疫系统纠缠不清并且需要处理可能要施用的抗生素的病原体而言,尤其如此。生存”,海尔布隆纳博士说。他的研究小组展示了细菌性病原体金黄色葡萄球菌如何引起炎症,以及如果无法与其他细菌群落进行基因交换,变体如何发育。

手风琴基因扩大了可能性

Heilbronner博士说:“我们发现在金黄色葡萄球菌中,某些遗传材料的某些部分可能以几个精确的拷贝形式存在。在密切相关的细菌之间,这种拷贝的数量差异很大。”细胞分裂过程中的遗传机制导致复制品能够繁殖细菌的遗传物质。“它们可以像手风琴一样再次膨胀和缩短。这导致在几代人的过程中,各种子细胞具有不同的特性。”扩展的遗传物质导致细菌细胞产生更强的蛋白质。研究人员说:“例如,如果这些蛋白质将抗生素转运出细胞或影响免疫系统,则细菌可能会提高它们的生存机会。”

图宾根的研究人员现在表明,这种基因过程经常在金黄色葡萄球菌中发生。“抗生素的使用可以加强它们。现在,病原体有了更好的方式来对人类免疫细胞作出反应。”研究小组认为,这些过程对成功致病的致病菌的进化很重要,因此对人类是危险的。该团队的发现将被Tübingen卓越小组“控制微生物抵抗感染”用于开发新的治疗形式。

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