乌普萨拉大学 信用:Pixabay/CC0公共域 一个重要但仍未解答的问题是导致抗生素耐药性的新基因是如何产生的
在一项新的研究中，瑞典和美国的研究人员展示了产生抗性的新基因是如何从完全随机的DNA序列中产生的
研究结果已经发表在《公共科学图书馆遗传学》杂志上
抗生素耐药性是一个主要的全球性问题，耐药性细菌的传播会导致疾病和死亡，并构成社会的主要成本
细菌产生耐药性最常见的方式是从其他细菌中获取各种类型的耐药基因
这些基因编码的蛋白质(肽)可通过以下方式导致耐药性:(1)使抗生素失活，(2)降低其浓度，或(3)改变抗生素的目标，使抗生素不再与该目标结合，从而停止细菌的生长
一旦耐药基因出现，它们会在不同的病原菌之间迅速传播，降低抗生素的效力
因此，尽快检测和鉴定新的耐药基因至关重要，以便监控耐药性的传播，并促进治疗和新抗生素的开发
为了研究抗性基因的出现，研究人员使用实验室实验来研究是否有可能从随机的DNA序列中产生一个基因，从而导致抗生素抗性
这是通过首先设计将近10亿个随机的脱氧核糖核酸序列，然后放在肠道细菌大肠杆菌的质粒上来实现的
(质粒是独立复制的DNA分子，可以从一个生物体转移到另一个生物体
) 然后这些随机的脱氧核糖核酸序列在细菌中以短肽的形式表达
虽然这些肽中的大多数对细菌没有任何影响，但六种不同的肽对细菌有影响，导致细菌对抗生素粘菌素产生耐药性。粘菌素是一种重要的抗生素药物，是在严重感染中使用的最后手段，通过结合并破坏细菌的细胞膜来杀死细菌
这些肽通过增加与细菌细胞膜修饰相关的基因表达而引起耐药性
细胞膜的这种修饰导致抗生素不能与细胞膜结合，因此不能降低细菌的存活率
“我们现在在两项不同的研究中表明，氨基酸的随机序列可以产生对细菌有益的新功能，如抗生素抗性
这表明从随机的DNA序列中进化出新的功能并不像以前认为的那样不寻常，”丹·伊说
安德森，医学细菌学教授，负责这项研究
该研究的第一作者、医学生物化学和微生物学系博士后研究员迈克尔·克诺普说:“一个重要的问题仍然没有答案，需要进一步研究，即这些新基因是天然存在于细菌中，还是只能在实验室实验中观察到。”
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