鉴别出用于生物恐怖袭击的毒性菌株的新型遗传突变

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来自劳伦斯利福摩尔国家实验室的研究人员近日通过研究，在对抗生素具有耐药性的土拉热杆菌中鉴别出了新型的基因突变，土拉热杆菌往往是生物恐怖袭击中所使用的制剂；相关研究刊登于国际杂志PLOS ONE上；文章中研究者发现，这种新型突变能够介导细菌对常见抗生素环丙沙星产生耐药性，土拉热杆菌属于A类管制病原体，其所产生的毒素往往会对公众带来极大的生物安全风险。

这项研究中研究者首次探寻了该菌突变的完整基因组，研究者Crystal Jaing说道，我们发现了此前并不知道的一些突变，如果不进行相关研究我们或许会错过发现引发细菌产生抗生素耐药性的新型机制，因此，通过进行全基因组关联性研究分析，我们就能够深入其中寻找一些未知的线索。研究者在一种假设蛋白—天冬酰胺合酶中发现了介导抗生素耐药性的突变，而鉴别出功能性的突变或许能够帮助研究者开发新型诊断方法在几小时内确定是否生物武器释放的毒素具有抗生素耐药性，以及是否能够通过改良使得细菌更加具有毒性。

时间对于土拉热杆菌而言非常重要，因为该菌能够以气溶胶方式快速传播，如果医生们不知道这种细菌对环丙沙星具有耐药性，那么在进行有效疗法之前患者就往往已经进入到了晚期感染状态了。

无论是应对生物恐怖主义还是日常的临床感染中，新型的检测手段都能够帮助医生们确定是否细菌的感染对于抗生素具有特定的耐药性；很多时候，当患者遭遇细菌或病毒感染时，医生们就必须依赖过去的经验和试验来进行判断，而抗生素环丙沙星是首选药物，其往往能够有效应对多种感染性疾病的发生。

研究者利用DNA测序和DNA微阵列技术对细菌整个基因组进行了分析研究，DNA微阵列技术是利用在1×3英寸的载玻片上大约40万个点进行DNA测序的技术，该技术能够将对抗生素耐药性的土拉热杆菌同敏感的参照样本进行对比，每个点中都会带有荧光标记，其会诱导序列在与其配对的点上发光，与此同时看起来较暗未点亮的点或许就是突变位点所在之处。

同时研究者还利用了蛋白质模型来预测突变所引发的细菌结构和功能性的改变，并且将模型同已知的蛋白数据库进行比对，研究者认为，结构的改变往往能够抑制抗生素药物同靶向蛋白的结合，从而使得药物不再具有效力。最后研究者Jaing说道，通过研究阐明突变是否会带来任何结构性的影响或许就能够帮助我们推断出细菌可能发生的潜在功能性改变。

Identification of Genome-Wide Mutations in Ciprofloxacin-Resistant F. tularensis LVS Using Whole Genome Tiling Arrays and Next Generation Sequencing

Crystal J. Jaing , Kevin S. McLoughlin, James B. Thissen, Adam Zemla, Shea N. Gardner †, Lisa M. Vergez, Feliza Bourguet, Shalini Mabery, Viacheslav Y. Fofanov, Heather Koshinsky, Paul J. Jackson