研究发现锌能够调节大肠杆菌的毒力

根据巴塞罗那大学(UB)生物学家Carlos Balsalobre的科学报告发表的一项新研究，锌可以调节大肠杆菌的毒力，大肠杆菌是一种导致人类泌尿系统感染的病原体。这项新研究首次揭示了锌可以调节细菌毒力因子的表达，特别是α-溶血素，一种由一些大肠杆菌致病菌株产生的外毒素。

全世界每年诊断出大约1.5亿例尿液感染病例，其中大部分是由细菌引起的。这种通常反复发作的病理对女性的影响大于男性，如果不及时治疗，可能会导致健康并发症。70%至80%的感染源于大肠杆菌致病菌株，这是一种具有多种毒力因子的细菌物种，包括α-溶血素，这是研究最多的细菌毒素之一，对细胞有细胞毒作用)。特别是，α-溶血素在感染过程中对膀胱上皮细胞产生细胞毒性作用。

锌是细胞生理学的必需金属。细胞呼吸，DNA和RNA复制，细胞内信号传导和蛋白质合成都依赖于锌。然而，锌在高浓度下是有毒的，这就是为什么细胞内锌水平(体内平衡)的调节是精确控制的机制。来自UB遗传学，微生物学和统计学系的讲师Carlos Balsalobre说：“肠道，尿液和细胞内锌水平的浓度可以在很大范围内变化。对于锌含量高的肠道， alfa-hemolysin停止表达，致病性大肠杆菌通常不会产生感染。但是，如果金属浓度降低，例如在泌尿道中，毒素表达增加。此外，在感染过程中，锌浓度可以更低。“

在没有锌的情况下促进体外细菌生长是这项新研究中最复杂的方法学挑战之一。因此，必须用螯合元素除去锌并加入碱性元素(锌除外)。此外，与来自西北大学(美国)的Thomas O'Halloran教授领导的团队合作，研究了锌吸收调节剂(ZUR)蛋白的纯度。

锌广告ZUR转录因子并且有利于其与DNA的结合(特别是在其调节的基因促进区域)。该研究的第一作者Elsa Velasco指出，“由于这种结合，转录停止，基因表达也停止。因此，当有锌时，ZUR调节的基因会被沉默。但是，缺乏对于锌，ZUR因子不能加入DNA，而这种转录因子所调节的基因确实表现出来。“

根据这项新研究，“一些由溶血素编码的基因在促进区域具有ZUR调节因子的结合位点，”Velasco说。“因此，这种毒素的基因表达受到锌水平的影响。”40%至50%的大肠杆菌致病菌株能够表达α-溶血素。然而，并非所有与溶血素产生相关的基因都是锌响应性的。到目前为止，已经鉴定了两种参与致病性大肠杆菌中α-溶血素合成的基因。这项新研究现已公布，首次表明这些系统受到不同方式的监管。

许多细菌对已知药物有抵抗力。先前通过药理学治疗克服的一些细菌感染不再对抗生素产生反应。今天，细菌耐药性是全球健康的主要威胁之一，也是患有复发性尿液感染的患者的问题。更详细地了解致病性大肠杆菌的毒力因子中的调节机制将使研究人员能够发现这些细菌在感染过程中如何起作用 - 即，它用于侵入生物组织的元素和策略。由UB领导的这项新研究为研究新的治疗方法提供了工具，专门用于帮助治疗细菌感染过程的一些关键阶段。

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