区分致命的葡萄球菌和无害的菌株

金黄色葡萄球菌是导致皮肤，软组织和其他几种感染的主要原因。由于抗生素耐药菌株(包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌或MRSA)的迅速增加，葡萄球菌也是一种全球公共威胁。然而，Staph通常也会在我们的鼻腔和其他身体部位进行殖民化而不会造成伤害。为了更好地了解这些细菌并开发出更有效的治疗方法，加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员不仅研究了一个代表性的Staph基因组，而且研究了“泛基因组” - 64种不同菌株的基因组，这些菌株的存在地点不同，它们感染的宿主及其抗生素抗性谱。

这项研究于6月6日由美国国家科学院院刊发表，将所有Staph基因分为两类：核心基因组或可有可无的基因组。该研究得益于Bernhard Palsson博士，生物工程和儿科学杰出教授，以及儿科和药学教授Victor Nizet博士的合作。实验主要由当时在Palsson实验室的研究生Jonathan Monk执行。“这项研究最激动人心的是同时分析这么多菌株的计算能力- 无限数量，真正 - 更好地了解生物体的基本代谢与其毒力或引起人类疾病的能力之间的相互关系，”Nizet说。 ，儿科医生和传染病研究员。

Palsson是系统生物学的先驱，系统生物学是一个科学领域，结合了实验和计算方法，捕捉复杂生命系统的多层视图及其工作原理。在这项研究中，Monk和Palsson使用基因组规模模型 - 计算机模拟 - Staph代谢来系统地分析64种Staph菌株在300多种不同环境中茁壮成长的能力。

平均而言，单个Staph基因组编码2,800个基因。但在这里，研究人员在64个细菌菌株 - 葡萄球菌泛基因组中共发现了7,457个基因。百分之十九的泛基因组(1,441个基因)构成了该团队所称的“核心基因组”，指的是生命必需的基因并由所有菌株编码。相比之下，绝大多数的Staph泛基因组是可有可无的，并且在菌株中变异更多--39%(2,871个基因)被认为是“附属”，这意味着它们存在于一些但不是所有菌株中，剩余的42%( 2,871个基因)“独特”，意味着它们只在一个菌株中被发现。

可分配的基因赋予在特定环境条件下具有它们优势的菌株，例如适应不同的生存空间，定殖新的人或动物宿主的能力和抗生素抗性。“来自单一菌株的知识永远不足以代表整个物种，”帕尔森说。“现在，Staph泛基因组可以帮助我们更聪明地分析细菌的毒力以及细菌如何对抗生素产生反应或抗生素。”

“这项研究提供了一个重要的路线图 - 描述了金黄色葡萄球菌意味着什么，”Nizet说。“我们现在可以使用这些信息来测试任何数量的假设。例如，我们可能会确定一个对细菌生命至关重要的系统，现在我们可以将这些信息带回实验室，研究这些基因和它们编码的蛋白质的深度，并筛选专门针对该途径的新疗法。“

Palsson和Nizet最近获得了美国国立卫生研究院国家过敏和传染病研究所颁发的一项为期五年，价值950万美元的奖学金，以建立一个跨学科中心，以确定抗生素耐药性的系统生物学。