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張貼日期
2006-09-04 00:00:00.0
 
主題
Escherichia coli誘導真核細胞DNA斷裂
 
內容大綱
Escherichia coli為常見之病原菌,也是腸道內正常菌群之一,其會產生多種的毒素影響宿主細胞的功能,例如cyclomodulins會影響受感染細胞的生長分裂或是造成細胞死亡。Nougayr?de等人觀察到某些E. coli會誘導真核細胞(HeLa、CHO、A375、IEC-6)發生megalocytosis,使細胞與細胞核變大,並且停止有絲分裂。此種細胞病變(cytopathic)的發生是由於E. coli與細胞直接接觸所引起,若以熱致死的E. coli菌體、培養後之上清液或菌體溶解物與細胞共培養,並不會造成細胞megalocytosis。

研究指出某些E. coli帶有genomic island “pks”,其基因encodes peptide -polyketide的合成,包含3個nonribosomal peptide megasynthases(NRPS)、3個polyketide megasynthases(PKS)、2個hybrid NRPS/PKS megasynthases與9個accessory、tailoring和editing enzymes。當E. coli與細胞接觸後,此gene cluster會表現而引起實驗細胞雙股DNA斷裂(DNA double-strand breaks)與活化DNA damage checkpoint pathway,導致細胞週期停止,最後使細胞死亡。經調查pks island在腸道病原性、非腸道病原性與從糞便分離之E. coli的分佈情形,結果在腸道病原性E. coli中沒有發現pks island的存在,但是有53%非腸道病原性E. coli有pks island的存在,從糞便分離之E. coli則有34%具有pks island,而常被用於治療一些腸道疾病的E. coli Nissle 1917也發現帶有pks island。

E. coli藉由阻斷細胞週期減緩宿主上皮細胞的更新速度,可能為其定殖於腸道上皮細胞的一種策略,而不同菌株產生此genotoxin的量,其與宿主細胞接觸的位置和時間都是影響菌株是否能與宿主共生(commensalism),或是引起致病性(pathogenicity)的關鍵。此外,pks island基因的表現所造成的雙股DNA斷裂,可能會使宿主細胞的基因體不穩定,染色體產生變異,導致細胞的癌化或是死亡,因此,帶有pks island的菌株可能是促使腸癌發生的原因之一。若以新藥研發的觀點,pks island encodes的NRPS與PKS同樣也存在一些細菌與真菌中,可產生多樣化具有不同結構和生物活性的peptides與polyketides,因此,可藉由基因工程(genetic engineering)的方法使帶有pks island的E. coli合成不同的peptide -polyketide,作為一項新的開發抗癌藥物、抗生素與免疫抑制劑的工具。

參考文獻
Nougayr?de, J. P., Homburg, S., Taieb, F., Boury, M., Brzuszkiewicz, E., Gottschalk, G., Buchrieser, C., Hacker, J., Dobrindt, U. and Oswald, E.. 2006. Escherichia coli induces DNA double-strand breaks in eukaryotic cells. Science. 313:848-851.
 
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