週六. 4 月 17th, 2021

慈大林光慧研究鮑氏不動桿菌抗性機制

生物生存在這個世界上,免不了會遇到逆境。對於俗稱AB菌、造成從2012年到2016年台灣院內感染源的第一位的「鮑氏不動桿菌(Acinetobacter baumannii)」來說,也是一樣。病菌感染我們的時候,我們一定會投以抗生素來進行治療,而人體內的免疫系統也會出動來攻擊入侵的病菌。這時候,病菌是否能生存下去,就要看病菌本身的抵抗力夠不夠強了。


當抗生素或是巨噬細胞(macrophage)遇到病菌時,都會有所謂的「有機過氧化物」(organic peroxide)的產生。這些有機過氧化物會對病菌造成傷害,使病菌死亡。但是有些病菌卻可以產生分解有機過氧化物的酵素,讓自己可以不受到這些有機過氧化物的傷害。


慈濟大學國際暨跨領域學院院長林光慧教授的研究團隊,與長榮大學的許鴻猷副教授的研究團隊,多年來一直在研究鮑氏不動桿菌抵抗有機過氧化物的機制。林光慧教授說,會踏入這個領域其實是因緣際會;當初原本是發現鮑氏不動桿菌會分解吲哚乙酸(IAA,為植物的賀爾蒙之一),後來在研究分解吲哚乙酸的基因的同時,也發現了這個有可以分解過氧化物的基因,就這麼踏入了這個領域。
林光慧教授表示,負責分解有機過氧化物的基因稱為ohr,它的旁邊有另一個基因負責調節它的表現,稱為ohrR。當沒有有機過氧化物存在時,OhrR蛋白會遮住ohr基因的啟動子區域,讓ohr基因無法表現。有機過氧化物出現後,會改變OhrR蛋白質的結構,使它離開ohr基因的啟動子,於是ohr基因就開始表現,有機過氧化物就被分解了。
鮑氏不動桿菌有非常多不同的分離株,研究團隊在其中一個分離株(ATCC19606)中發現了一個質體pMAC,上面也同時帶有ohrR與ohr基因。可是染色體上面也帶有ohrR與ohr基因啊!為何要帶功能相同的兩份基因呢?這就讓人很好奇了。
研究團隊在測試中發現,多帶了一份ohr基因,並不會使細菌對有機過氧化物的抗性提高。接著研究團隊想把19606分離株的質體給拿掉,但是不管怎麼嘗試都沒有辦法。由於其他研究團隊也遇到相同的困難,於是研究團隊決定利用另一個原本就沒有質體的分離株17978來做為對照組。


研究團隊把這兩個分離株的ohrR與ohr基因分別剔除,產生少了一個基因(ohrR或ohr)或同時缺少兩個基因的突變細菌。結果發現,少了兩個基因的19606分離株活得很好,但少了兩個基因的17978分離株卻長得比較慢。由於細菌在複製自己的染色體時也會產生少量的有機過氧化物,這個結果顯示了,位於質體上的ohr基因,對細菌的存活度產生了影響。進一步的測試發現,少了兩個基因的17978分離株,不僅會被過氧化叔丁醇(tert-butyl hydroperoxide,tBHP,一種實驗用的有機過氧化物)給殺死、對抗生素的敏感性上升,也無法感染大蠟蛾的幼蟲,顯示了少了這兩個基因對細菌的影響很大;但少了這兩個基因的19606分離株卻不受影響,意味著雖然位於質體上的那兩個基因並不會讓細菌本身的抗性上升,但在染色體上缺少了這兩個基因時,位於質體上的基因卻能夠發揮補位的效能,讓細菌繼續堅強地生存下去。
序列的分析發現,位於質體上的這兩個基因跟染色體上的雖然相似,但相似度並不是那麼高,顯示了質體上的基因可能是從其他細菌經由平行基因轉移得來的。雖然這兩個基因不是決定抗藥性的主要基因,但研究團隊的成果顯示,它們還是對抗藥性有很大的貢獻。研究團隊認為,如果去研究醫院內的鮑氏不動桿菌,可能其中大部分都含有這個質體。透過這個研究,我們也對鮑氏不動桿菌的抗藥性有了進一步的認識。

參考文獻:
 Chen, S.-J.; Shu, H.-Y.; Lin, G.-H. Regulation of tert-Butyl Hydroperoxide Resistance by Chromosomal OhrR in A. baumannii ATCC 19606. Microorganisms 2021, 9, 629. httpsdoi.org10.3390microorganisms9030629

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