由eLife DNA的三维模型
信用:迈克尔·斯特里克/维基媒体/ GNU自由文档许可 根据今天发表在eLife上的一项研究，细菌产生的一种毒素作为一种防御机制，会导致目标细菌发生突变，从而帮助它们生存下来。
这一发现表明，细菌细胞之间的竞争会对细菌种群的进化产生深远的影响
当细菌细胞接触时，它们通常会产生毒素作为防御机制
虽然已知产生这些毒素的细菌具有竞争优势，但毒素如何影响受体细胞尚不清楚
“经历中毒并不总是对细胞有害的——在某些情况下，遇到毒素可能会带来好处，比如产生抗生素耐药性，”美国西雅图华盛顿大学医学院博士后学者马科斯·德·莫赖斯解释说
“我们想研究一种毒素的影响，这种毒素能改变细胞死亡以外的脱氧核糖核酸，并观察它如何影响它所针对的存活受体细胞
" 该小组首先研究了一种叫做DddA(双链脱氨酶A)的毒素，这种毒素在一种叫做洋葱伯克霍尔德氏菌的细菌中发现
DddA从脱氧核糖核酸中去除称为胺的化学基团，导致遗传密码的特定变化
为了理解DddA是如何杀死细菌细胞的，研究小组观察了大剂量的毒素是如何影响大肠杆菌染色体的
大肠杆菌)
他们发现DddA导致染色体迅速解体和DNA复制的中断
此外，当他们在脱氧核糖核酸分解之前对其进行测序时，他们发现了与DddA能引起的化学变化类型一致的广泛突变
尽管有这种能力造成如此大的伤害，研究小组还是惊讶地发现DddA没能杀死E
当大肠杆菌细胞被生产细菌以自然水平输送时
这导致他们测试DddA是否对其他细菌物种具有天然毒性
他们确定了几个由洋葱伯克霍尔德氏菌传播时对DddA敏感的物种，并着手确定其机制
正如他们所预料的那样，他们发现了与给予大肠杆菌大剂量DddA时相同的突变积累和染色体损伤
大肠（杆）菌的
然而，鉴于DddA没能杀死E
当大肠杆菌通过自然途径传播时，研究小组热衷于测试亚致死剂量的DddA暴露是否会导致有益的突变
他们发现
与大肠杆菌相比，在与产生DddA的洋葱伯克霍尔德氏菌细胞的竞争中生长1小时的大肠杆菌的抗生素抗性细胞增加了10倍
未接触DddA的大肠杆菌
当他们对耐药大肠杆菌的基因进行测序时
他们发现耐药性是由DddA产生的标志性突变引起的
接下来，他们观察了其他细菌细胞，当暴露于由洋葱伯克霍尔德氏菌产生的DddA时，这些细胞对死亡具有抗性或敏感性
在其他耐药生物中，人类病原体肺炎克雷伯菌和肠出血性大肠杆菌
当大肠杆菌与DddA接触时，其具有更高数量的抗生素抗性细胞，并且具有DddA损伤的标志性突变特征
相比之下，在对DddA杀伤敏感的细胞中，突变水平没有增加，只有15%的抗生素抗性克隆具有与DddA相似的突变模式
这表明突变可能是敏感物种在中毒后存活的DddA毒性的一种罕见结果，但是需要额外的研究来支持这种联系
该小组继续对其他类别的DddA样毒素进行表征，并从植物病原体丁香假单胞菌中鉴定出一种相关毒素
尽管这种毒素仍然对脱氧核糖核酸产生相同的化学变化，但人们发现它对单链脱氧核糖核酸起作用——因此研究人员称之为单链脱氧核糖核酸脱氨酶(SsdA)
对SsdA1的结构分析证实了它与DddA在同一毒素家族中的关系，尽管它包含显著的差异，这引发了关于其进化起源的问题
“这项研究揭示，细菌间毒素可能是自然微生物群落中细菌遗传多样性的相关贡献者，在这些突变带来益处的罕见但关键的情况下，给存活于毒素中的细胞以优势，”资深作者、华盛顿大学微生物学教授约瑟夫·穆戈斯和霍华德·休斯医学研究所研究员总结道
“这也可能与临床相关，即存在拥有这些毒素的细菌，而对某些抗生素的耐药性需要一系列突变
"
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