《Nature》科学家揭开了一种致命霍乱病菌背后的神秘面纱

　　

1961年在印度尼西亚出现的一种致命的霍乱菌株至今仍在广泛传播，每年夺去世界各地数千人的生命，使数百万人患病。而且，它的持久性让科学家们感到困惑。最后，在今天发表在《Nature》杂志上的一项研究中，德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员发现了这种危险的菌株是如何在几十年里持续存在的。

导致第七次全球霍乱大流行的霍乱弧菌(V. cholae)菌株长期以来的一个谜团是，这一谱系如何设法战胜其他致病变体。UT的研究小组发现了免疫系统的一个独特的怪癖，它可以保护细菌免受细菌进化的关键驱动因素的影响。UT分子生物科学博士后研究员，论文通讯作者Jack Bravo说说：“这种免疫系统的组成部分是这种菌株所独有的，它可能使它比其他霍乱弧菌谱系具有非凡的优势。它还使其能够抵御寄生的移动遗传元素，这可能在该菌株的生态和进化中发挥了关键作用，并最终促成了这种大流行谱系的长寿。”

霍乱和其他细菌，像所有生物一样，随着时间的推移经过一系列突变和适应而进化，允许在不断变化的环境中出现新的发展，例如抗生素耐药性。微生物进化的一些驱动因素是更小的DNA结构，称为质粒，它在细菌内部感染、存在和复制，从而改变细菌的DNA。质粒也会消耗能量，导致对细菌不利的突变。

通过实验室分析和低温电子显微镜成像的结合，研究小组确定了这些细菌具有一种独特的两部分防御系统，该系统基本上可以破坏质粒，从而保护和保存细菌菌株。

世界卫生组织估计，每年有130万至400万人感染霍乱，每年有2.1万至14.3万人死亡。这种细菌通常通过受污染的水和食物或接触感染者的液体传播。严重的病例表现为腹泻、呕吐和肌肉痉挛，可能导致脱水，有时是致命的。疫情大多发生在卫生设施和饮用水基础设施差的地区。虽然目前有一种对抗霍乱的疫苗，但对严重症状的保护作用仅在三个月后就会下降。研究人员说，由于需要新的干预措施，他们的研究为制药商提供了一条潜在的新途径。

“这种独特的防御系统可能成为治疗或预防的目标，”德克萨斯大学分子生物科学副教授、该论文的作者之一David Taylor说。“如果我们能消除这种防御，它就会变得脆弱，或者如果我们能让它自己的免疫系统重新针对细菌，这将是消灭它的有效方法。”

本文概述的防御系统由两部分组成，这两部分相互作用。一种蛋白质以惊人的准确性靶向质粒的DNA，一种互补酶将质粒的DNA撕碎，解开沿相反方向移动的DNA螺旋。

研究人员指出，这个系统也类似于一些CRISPR级联复合物，它们也基于细菌免疫系统。CRISPR的发现最终彻底改变了基因编辑技术，带来了巨大的生物医学突破。

德克萨斯大学的Delisa A. Ramos, Rodrigo Fregoso Ocampo和Caiden Ingram也是该论文的作者。该研究由美国国立卫生研究院的国家普通医学科学研究所(NIGMS)和韦尔奇基金会研究资助。