在翻译抑制抗生素下量化耐药大肠杆菌的动态表型异质性
Haishuang Zhu1,2, Yixiao Xiong1,2, Zhenlong Jiang1
1State Key Laboratory of Electroanalytical Chemistry, Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Changchun, Jilin, 130022, China.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|January 9, 2024
概括
抗生素耐药的细菌表现出复杂的,多维的异质性在生长和基因表达在氨基醇压力下. 这项研究确定了四种可互换的表型,为微生物反应和在抗生素压力下的进化提供了新的见解.
科学领域:
- 微生物学 微生物学
- 系统生物学 系统生物学
- 遗传学 是一个遗传学.
背景情况:
- 抗生素耐药细菌的表型异质性对于理解治疗失败至关重要.
- 之前的研究发现了增长率的双稳定性,但需要对复杂异质性的更深入的洞察.
研究的目的:
- 为了研究 Escherichia coli 中的氨基醇诱导的表型异质性.
- 识别和描述不同的细菌亚群及其转变.
主要方法:
- 时间间隔显微镜观察生长速度,基因表达 (cspC) 和形态.
- 基因表达网络建模以阐明异质性机制.
- 隐藏的马尔科夫模型与非平衡景观和流量理论相适应,用于动态分析.
主要成果:
- 确定了四个可互换的表型亚群,超出了简单的增长率比位稳定性.
- 观察到具有高/低基因表达的并发子群体,跨越快速/缓慢的生长率.
- 细菌细胞命运的量化动态变化,切换动力学和非平衡热力学.
结论:
- 抗生素压力诱导耐药细菌的多维异质.
- 这种异质性影响了抗生素的疗效,微生物的反应和进化轨迹.
- 这些发现为细菌适应和生存机制提供了新的见解.


