一个国际研究团队，包括来自新南威尔士大学生物技术与生物分子科学学院的研究人员，已经应用了一种有前途的新工具——CLASH——来捕获一种多重耐药金黄色葡萄球菌(MRSA)菌株中数百种未被发现的基因调控机制.

新工具揭示的 500 种机制基于金黄色葡萄球菌的 mRNA 。通常仅作为制造蛋白质的指令，这些新发现的 mRNA 通过直接相互作用控制金黄色葡萄球菌中的其他基因——调节细菌自身的遗传信息和抗生素耐受性。

在发现的这些 RNA 中，有一种使细菌细胞壁变厚的机制——这种变化在耐最后线抗生素的 MRSA 临床菌株中很常见——可能会确定抗生素治疗的新靶点。他们的工作已发表在《自然通讯》上。

“在我们的研究之前，只有其他三种 mRNA 被证明可以调节细菌 RNA，”共同作者 Jai Tree 副教授说。“这是相对罕见的。但看看我们的 CLASH 数据是真正的惊喜。我们发现在金黄色葡萄球菌中，有 543 种调节性 mRNA 相互作用的证据。”

“这是我们目前对细菌基因调控的理解的转变。”

由于缺乏广泛捕获 RNA 相互作用的工具，金黄色葡萄球菌的这种适应系统仍未被发现。在其他致病细菌中，相关技术依赖于特定蛋白质的存在，这些蛋白质似乎在金黄色葡萄球菌中不起作用。

如果可以将 mRNA 比作食谱书中的复制页面，那么金黄色葡萄球菌中的调节性 mRNA已经避开了厨师，并开始决定他们自己用餐的速度和生产。

“当一个基因 (DNA) 被转录成 RNA 时，会从两侧转录出一点额外的序列——就像鞋带的肩带——这些被称为‘非翻译区’或 UTR，”A/Prof Tree 说. “正是金黄色葡萄球菌中这些 mRNA 的 UTR 发挥着调节作用。

“在典型的 UTR 长度为 40 到 50 个碱基的情况下，我们发现金黄色葡萄球菌中大约三分之一的 UTR长度为 100 个碱基——这很长。这可能会增加一个全新的基因调控层。”

本研究中使用的特定金黄色葡萄球菌菌株取自一名 MRSA 败血症患者，该患者使用我们的“最后一道防线”和最有效的抗生素万古霉素治疗了 42 天。由于金黄色葡萄球菌不会从其他金黄色葡萄球菌中获得万古霉素耐受性，而是通过一系列突变进化而来，因此研究人员使用 CLASH 分析了这种菌株，以了解它们如何变得耐受万古霉素。

“我们发现的一个 mRNA UTR 是一种调节 RNA，它促进一种参与细胞壁增厚的酶。正是这种增厚与耐万古霉素的金黄色葡萄球菌一致，” A/Prof Tree 说。

“我们发现了金黄色葡萄球菌中发生 500 多种 mRNA-mRNA 相互作用的证据——CLASH揭示的信息使我们能够将功能归因于金黄色葡萄球菌中的许多调节 RNA——通常是第一次。

“‘超级细菌’，即多重耐药金黄色葡萄球菌，在医疗保健和社区环境中都是一个主要问题，”A/Prof. 说。树。“MRSA 败血症（进入血液的感染）的治疗选择仅限于最后一线抗生素，首选的治疗方法是万古霉素。

“万古霉素是一种抗生素，可以阻止金黄色葡萄球菌新细胞壁的组装。如果细菌在分裂过程中不能制造新的细胞壁，它就会爆炸。那些耐万古霉素的金黄色葡萄球菌细胞壁较厚，可能会限制抗生素在细胞壁合成的部位。”

通过揭示金黄色葡萄球菌中耐万古霉素的机制之一，曾经隐藏的防线对我们的进攻性、“重新敏感”的金黄色葡萄球菌对万古霉素的耐药性再次变得可见。

“人们对使用‘反义RNA’重新产生了兴趣，这种RNA可以被输送到细菌细胞中，穿透细胞壁并结合细胞内的RNA。通过这种方式，我们可能能够将反义RNA与万古霉素共同给药—— - 反义 RNA 会使 MRSA 敏感，万古霉素会杀死细胞，”A/Prof Tree 说。

虽然金黄色葡萄球菌中某些 mRNA 的功能已被确定，但仍有许多工作要做——尤其是考虑到耐万古霉素金黄色葡萄球菌背后的各种机制。

“接下来的步骤是了解 [我们已经分离出的调节 RNA] 是否是其他广谱耐万古霉素金黄色葡萄球菌临床菌株所必需的。这些是遗传异源分离物，其中一个困难是成为万古霉素耐受性的多种方法。

“因此，我们想了解靶向调节 RNA 是否对许多不同的耐万古霉素菌株有用。虽然我们不知道所有 mRNA 到底在做什么，但我们的下一步是确定真正重要的那些。”