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基因转移使细菌适应

2018-12-26 11:02:09 • 来源：

巴塞尔大学Biozentrum的研究人员发现，巴尔通体细菌使用基因组编码的驯化病毒有效地交换基因。正如Cell Systems发表的研究结果所表明的那样，遗传物质的交换只发生在具有高水平适应性的细菌之间。病原体之间的基因转移可防止遗传缺陷的积累，促进有益基因突变的传播，从而保持细菌的适应性。

基因转移使细菌适应

巴尔通体是可导致人类多种传染病的细菌，如猫抓病。为了防止在感染周期中突变的累积，病原体需要有效的DNA修复机制。因此，细菌群体内完整基因的共享起着重要作用，因为可以消除基因库中的错误并使遗传物质保持新鲜。

与苏黎世联邦理工学院合作，巴塞尔大学Biozentrum的Christoph Dehio教授团队发现，为了有效地交换基因，Bartonella使用病毒样颗粒，即所谓的基因转移剂。他们还证明受损细菌被排除在这种基因转移过程之外，因此有害遗传物质在种群中传播的可能性要小得多。

使用驯养病毒进行基因转移

基因转移剂是噬菌体的衍生物，是攻击细菌的病毒。然而，除了噬菌体包装他们自己的基因组，他们包装细菌基因组的随机片段并将其转移到其他细菌。使用这些家养的噬菌体，细菌群可以有效地交换DNA片段。然而，这种类型的基因转移价格很高：产生基因转移剂的细菌群体的比例在释放颗粒时死亡。但是，存活细菌群体占据基因片段的优势是什么?

随着细菌种群的增长，细菌会定期分裂。对于每个细胞分裂，将基因组复制并传递给两个子细胞。在这个循环过程中，错误会定期发生。只有有效的修复机制，包括交换完美的遗传物质，才能防止遗传畸变的积累。简而言之：遗传物质保持新鲜。

“基因转移剂的进一步发展优势是新的遗传物质在整个细菌群体中的传播，赋予它新的特性。这也可能包括抗生素抗性，”Dehio解释说。但另一方面，细菌的这种生存优势意味着对人类的威胁。

只有最适合的细菌才能转移基因

长期以来一直未知的是如何使用基因转移剂在细菌之间交换遗传物质以及如何调节它。在他们的研究中，Dehio的团队已经全面确定了所涉及的组件。特别是，压力信号是这个过程中的关键参与者。只有处于良好状态的细菌才能交换遗传物质，而由于不利的基因突变而受到强调的细菌不会转移基因。

“换句话说，只有人群中最适合和遗传上最有希望的细菌才能分裂和交换遗传物质。在遗传上削弱了细菌，因此这种机制被关闭了，”该研究的第一作者MaximeQuébatte说。

共享完整的遗传物质赋予细菌群体中最适合的部分持久存留在宿主中并成功传递到新宿主。反过来，这些知识可用于制定新策略来对抗由病原体巴尔通体引起的感染。

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