实验室科学家在抗生素抗性生物恐怖主义试剂中发现了新的基因突变

劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员发现了可用于生物恐怖袭击的抗生素抗性土拉弗朗西斯菌的新基因突变。突变赋予对环丙沙星(Cipro)的抗性，环丙沙星是最常见的抗生素治疗之一。F. tularensis是一种A类选择剂，是对公共健康和安全构成最大风险的生物和毒素的名称，例如引起炭疽和鼠疫的微生物。发表在PLOS ONE上的论文 被认为是第一个在整个基因组中搜索变异的研究。

“这个观点允许你看到我们不知道的新突变。如果你不做这种类型的研究，你将会错过其他导致细菌抵抗的机制。所以做一个基因组LLNL生物学家和主要作者Crystal Jaing说，这项研究让您可以更全面地了解正在发生的事情。

该研究除了观察已知变异外，还发现假定蛋白质，天冬酰胺合成酶和糖转氨酶/ perosamine合成酶中的抗性突变。

识别功能性突变使科学家能够开发诊断测试，以便在几小时内确定生物武器释放是否具有抗生素抗性以及是否可能被操纵更具致病性或其他原因。时间是重要的，特别是在F. tularensis的情况下，因为它可以作为气溶胶传播，这使得它难以容纳。如果医生不知道该菌株对Cipro有抗药性，患者可能在感染的晚期阶段才能获得有效的治疗。

无论是应对生物恐怖主义还是日常诊所，这些测试都可以让医生在开始治疗前确定感染是否对某些抗生素有抗药性。大多数情况下，当患者患有细菌或病毒感染时，医生必须依靠过去的经验和反复试验。Cipro经常被假定为首选，假设它通常是有效的。

LLNL团队使用DNA测序和DNA微阵列检查整个基因组。DNA微阵列使用1×3英寸载玻片，每个载玻片上印有约400,000个DNA序列点，以比较抗生素抗性F. tularensis样品和敏感参考样品。每个都有一个荧光标签，使序列在它们匹配的地方点亮，而斑点在有突变的地方看起来很暗。

他们还使用蛋白质建模来预测由突变引起的结构和功能变化，并将模拟与已知蛋白质的数据库进行比较。结构变化可以防止抗生素药物与靶蛋白结合，使其减少或无效。

“知道这种突变是否存在任何结构性影响将有助于我们推断潜在的功能变化可能是什么，”Jaing说