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香港大学化学家开发了一种新工具,可以实时破译细菌感染

 

   

Photo-ANA

    

图片:该图显示了宿主-病原体相互作用的概况。Photo-ANA是一种非天然氨基酸,含有一个炔基和一个二嗪基。在感染期间标记细菌后,photo-ANA能够捕获和纯化靶向宿主蛋白,以揭示感染机制。

由香港大学化学系Xiang David LI教授领导的研究小组开发了一种新的化学工具,揭示细菌如何适应宿主环境和控制宿主细胞。该工具可用于研究感染期间细菌与宿主的实时相互作用,这是其他方法无法轻易实现的。这一研究结果最近发表在国际顶级科学杂志上自然化学生物学

致病菌数量虽不足百种,却严重威胁着全世界的人类健康。例如,结核分枝杆菌感染导致结核病,每年导致100多万人死亡。在被COVID-19取代之前,它是世界上最致命的传染病。尽管有有效的抗生素治疗,但多重耐药结核病已成为全球日益严重的问题。因此,更全面地了解细菌如何感染人类宿主是开发新药物和治疗方法的关键。

当细菌遇到它们的宿主(例如人类细胞)时,它们会释放“刺客”(毒力因子蛋白),“劫持”宿主的重要蛋白质玩家,在入侵过程中制造混乱。因此,研究细菌分泌哪些毒力因子以及哪些宿主蛋白被靶向对于了解细菌感染至关重要。然而,在“拥挤的街道”(过多的宿主细胞矩阵)中识别这些关键参与者可能极具挑战性。

为了应对这一挑战,Xiang David LI教授的团队设计了一种名为photo-ANA的多功能非天然氨基酸,它只能在感染期间标记工程细菌的蛋白质,而不能标记宿主。在其炔柄的帮助下,photo-ANA可以通过获得诺贝尔奖的化学反应(“点击”化学)与荧光或生物素结合,从而能够可视化和富集来自复杂宿主环境的标记细菌蛋白。因此,Photo-ANA作为一个“卧底特工”来收集情报,并标记所有由细菌派出的“刺客”。更重要的是,photo-ANA还携带一个二氮嘧啶基团,可以在暴露于紫外线(UV)下将细菌毒力蛋白“铐”到它们的宿主靶蛋白上——捕捉它们的行为。

利用photo-ANA,研究团队全面剖析了沙门氏菌,这种细菌可引起严重腹泻,与宿主环境之间揭示了广泛的相互作用沙门氏菌以及不同感染阶段的宿主,其中确定了已知的相互作用和一些新发现的相互作用。此外,基于photo-ANA的方法可以很容易地应用于其他致病菌,甚至其他病原体,如真菌。

有了这种新的化学工具,科学家们现在可以实时研究宿主体内细菌的活动。在未来,这一工具可能帮助我们破译致命细菌与宿主之间隐藏的相互作用,以及耐多药超级细菌的机制,这将进一步加深我们对传染病的理解,并激发新的治疗方法。

期刊论文链接可从此处获取:https://www.nature.com/articles/s41589-022-01245-7


文章标题

Photo-ANA enables profiling of host–bacteria protein interactions during infection


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