細(xì)菌如何保護(hù)自己免受等離子體處理

等離子體是由能量泵送的氣體產(chǎn)生的。今天，等離子體已經(jīng)在臨床應(yīng)用中用于抵抗多重抗性病原體，例如用于治療慢性傷口。“等離子體提供了復(fù)雜的成分混合物，其中許多成分本身就起到了消毒作用，”RUB研究組織應(yīng)用微生物學(xué)的負(fù)責(zé)人Julia Bandow教授解釋道。紫外線輻射，電場，原子氧，超氧化物，一氧化氮，臭氧和激發(fā)的氧或氮同時(shí)影響病原體，產(chǎn)生相當(dāng)大的壓力。通常，病原體僅存活幾秒或幾分鐘。

為了確定細(xì)菌是否可能產(chǎn)生抵抗等離子體作用的抵抗力，就像它們對抗生素一樣，研究人員分析了模型細(xì)菌大腸桿菌(E. coli)的整個(gè)基因組，以確定現(xiàn)有的保護(hù)機(jī)制。“抗性意味著遺傳改變導(dǎo)致生物體更好地適應(yīng)某些環(huán)境條件。這種特性可以從一代傳遞到下一代，”Julia Bandow解釋說。

突變體缺失單個(gè)基因

對于他們的研究，研究人員利用了所謂的大腸桿菌敲除菌株。這些是在其基因組中缺失一個(gè)特定基因的細(xì)菌，其含有大約4,000個(gè)基因。研究人員將每種突變體暴露于血漿中，并監(jiān)測細(xì)胞在暴露后是否繼續(xù)增殖。

“我們證明，87種敲除菌株對血漿處理的敏感性高于具有完整基因組的野生型，”Marco Krewing說。隨后，研究人員分析了這87種菌株中缺失的基因，并確定大多數(shù)基因保護(hù)細(xì)菌免受過氧化氫，超氧化物和/或一氧化氮的影響。“這意味著這些血漿成分對細(xì)菌特別有效，”朱莉婭班多說。然而，它還意味著導(dǎo)致各基因產(chǎn)物的數(shù)量或活性增加的遺傳變化更能夠保護(hù)細(xì)菌免受等離子體處理的影響。

熱休克蛋白可提高血漿抗性

研究小組與密歇根大學(xué)安娜堡分校Ursula Jakob教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組合作，證明情況確實(shí)如此：由hslO基因編碼的熱休克蛋白Hsp33可保護(hù)大腸桿菌暴露于氧化應(yīng)激時(shí)聚集的蛋白質(zhì)。“在等離子體處理過程中，這種蛋白質(zhì)被激活并保護(hù)其他大腸桿菌蛋白質(zhì)，從而保護(hù)細(xì)菌細(xì)胞，”Bandow指出。單獨(dú)增加該蛋白質(zhì)的體積導(dǎo)致血漿抗性略微增加。相當(dāng)強(qiáng)的抗血漿 性 當(dāng)幾種保護(hù)性蛋白質(zhì)的水平同時(shí)增加時(shí)，可以預(yù)期。