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沙门氏菌感染是怎样产生和发展的?

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2018-05-10 13:50
来源:实验与分析
Marc Platthaus
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  2014年仅德国就报告了超过16,000例沙门氏菌病。在与莱比锡大学合作开发的维尔茨堡大学进行的一项研究可以大大推动感染研究。以沙门氏菌感染为例,科学家首次能够详细展示哪些基因在病原体和宿主细胞感染过程中变得活跃。

  由Würzburg分子感染生物学研究所所长JörgVogel教授领导的研究也涉及莱比锡和科隆的研究人员。科学家正在研究沙门氏菌感染后头几个小时的过程。这些细菌会导致严重的食物中毒。他们与食物一起食用,并在肠道中繁殖。

  在受影响的宿主细胞中究竟发生了什么仅在很小程度上是已知的。研究人员能够阐明一种新开发的方法,即双RNA测序。首先,他们用病原体鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella Typhimurium)感染人类细胞的培养物。在感染后的不同时间,他们然后检查受影响的细胞中的特定分子群,即RNA。

  RNA在所有生物体中都会发生并在那里承担不同的任务。例如,如果细胞需要制造特定的蛋白质,他们将需要蓝图,一个基因。该基因通常根据需要复制; 这些拷贝中的每一个都由RNA组成。

  科学家从受影响的细胞中分离出完整的RNA,即来自细菌和宿主的RNA。他们能够详细展示其约5,000个基因中的哪些基因在感染的不同阶段开启或关闭沙门氏菌。同时他们能够证明宿主细胞的超过40,000个基因如何对入侵者作出反应。

  小分子,很大的影响

  在他们的分析中,研究人员注意到一种名为PinT的细菌RNA分子,其中沙门氏菌在感染期间产生超过正常值百倍以上。PinT不含蛋白质构建说明,但属于特殊的细菌RNA组,即所谓的sRNA。

  sRNA是负责微调基因活性的小RNA分子:例如,它们确保复制的蛋白质构建指示可以被快速破坏。他们在感染期间的作用基本上未知。“我们制造了一种不能生产PinT的沙门氏菌突变体,”博士解释说。来自维尔茨堡分子感染生物学研究所的Alexander Westermann。“然后我们研究了这种突变体在感染中的行为。”

  结果是惊人的:小分子显然影响了一整块细菌基因,特别是所谓的毒力因子。这些决定了细菌在感染期间如何积极渗透。例如,存在将细菌侵入宿主细胞所必需的毒力基因。因为它需要很多能量,所以细菌只有在真正需要时才会产生毒力因子。病原体还可以将免疫系统过早检测到的风险降至最低。

  正确时机的接力棒

  PinT是提供正确时间的接力棒。没有小分子,精心策划的毒力因子调整就会变得混乱。这种转变又对宿主细胞产生了巨大的影响。Westermann解释说:“在我们的研究中,几乎所有宿主基因的十分之一受到影响,现在 - 与正常感染相比 - 增加或减少读数。“所以某些免疫原被激活得比正常要强得多。”

  病原体和宿主细胞的同时RNA测序可以首次在感染的时间过程中了解这种复杂的因果链。“通过相对较少的努力,该方法就可以在知识上获得巨大收益,”JörgVogel教授解释道。“到目前为止,许多细菌基因几乎无法阐明它们对感染的贡献 - 它们只是缺乏适当的方法。现在我们终于有了一个敏感的工具来研究这些基因。因此,双RNA测序为感染研究开辟了新的方向。“然而,所产生的数据量是巨大的。

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