為了成功感染宿主，細菌需要逃避宿主免疫系統(tǒng)才能繁殖和傳播。在進化過程中，宿主 - 例如人類 - 開發(fā)出越來越復雜的防御細菌感染的防御，而細菌又開發(fā)出新的策略來克服生物軍備競賽中的這些防御。

這種競爭導致抗生素抗性細菌的發(fā)展，很少或沒有醫(yī)學治療是有效的。因此，越來越迫切需要用于對抗這種細菌的新型藥物。

大阪大學的一個研究小組通過揭示對肺炎鏈球菌的毒力很重要的遺傳因素，為抗生素抗性細菌的戰(zhàn)斗提供了新的希望。這種細菌引起敗血癥，肺炎和腦膜炎，是全球公共衛(wèi)生的主要威脅。該小組利用基因序列的分子進化分析來鑒定一種基因，該基因已經(jīng)在很大程度上被阻止變異為其他變異形式，這表明它對于這種細菌的感染和/或繁殖至關重要。

在這項工作中，該報告發(fā)表在“通信生物學”雜志上，研究小組專注于編碼稱為膽堿結(jié)合蛋白(CBPs)的蛋白質(zhì)基因，這些蛋白質(zhì)存在于細菌細胞表面并與宿主的免疫系統(tǒng)相互作用。

“我們分析了編碼CBPs的基因中的所有密碼子，并比較了它們的多樣性水平，反映了每個基因?qū)ν蛔兊哪褪苄裕?rdquo;Shigetada Kawabata說。“我們發(fā)現(xiàn)，在基因cbpJ中，超過13%的密碼子處于陰性選擇狀態(tài)，這意味著如果在這些區(qū)域發(fā)生突變，它們會降低細菌存活率并導致突變體從群體中消失。”

這一發(fā)現(xiàn)促使該團隊研究了cbpJ的影響。他們發(fā)現(xiàn)，當鼻內(nèi)感染小鼠與野生型或cbpJ缺陷型肺炎鏈球菌，那些具有突變細菌更容易生存下來，并在他們的肺部有少量細菌。

“然后我們培養(yǎng)了cbpJ缺陷的肺炎鏈球菌和培養(yǎng)基中的中性粒細胞，發(fā)現(xiàn)突變細菌通常不能存活;然而，當培養(yǎng)基中不存在中性粒細胞時，它們確實比野生型細菌更好，”主要作者Masaya Yamaguchi說。“這表明cbpJ有助于細菌逃避中性粒細胞的檢測和清除。”

cbpJ基因受到嚴格的負選擇壓力這一事實使其成為藥物特別有吸引力的目標，因為這種壓力會限制耐藥突變體出現(xiàn)的可能性。該研究還顯示了分子進化分析在鑒定新藥物靶標方面的價值，包括肺炎球菌毒力因子，特別是與傳統(tǒng)的分子微生物學方法相結(jié)合時。