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所有活細胞都含有 DNA;這是細胞產生所需所有蛋白質的程式碼。由於 DNA 很重要,因此需要保持安全。植物和動物將它們的 DNA 緊密地扭曲並組織在雙層膜結合的細胞核內,而細菌則將它們的 DNA 盤繞成一個大圓圈,偶爾會有環狀物單獨漂浮。由於細胞較小,細菌沒有空間容納大型膜結合的細胞器,而且與大型多細胞結構相比,它們也能稍微更好地承受一些遺傳損傷。
為了充當 DNA 和蛋白質之間的中間體,細胞還含有 RNA – 這是一種與 DNA 同家族的更靈活、壽命更短的分子。如果 DNA 是一個整齊歸檔所有細胞資訊的圖書館,那麼 RNA 就是一個混亂的資料夾,裡面裝滿了可以散佈在細胞周圍最需要它們的地方的筆記。RNA 有很多功能;它是蛋白質生產的重要組成部分,也可以用來調節和控制細胞過程。
儘管細菌 DNA 沒有被鎖在細胞核中,但細菌能夠製作和分發它的副本仍然很有用。稱為小 RNA (sRNA) 的小片段 RNA 可用於控制蛋白質和其他 RNA 片段的產生。這些小段程式碼的產生幾乎不需要能量,並且可以協調的方式調節其靶標,因此它們通常用於幫助細菌快速響應不斷變化的環境。
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最近的研究表明,當細菌暴露於抗生素時,它們會產生更多的 sRNA。抗生素靶向的許多細胞過程(包括細胞壁的損傷和蛋白質的產生)通常受 sRNA 控制,因此突然的產生激增可能是細菌試圖最小化損傷或啟用抗生素耐藥途徑。sRNA 對於主動抗菌耐藥性也很重要,例如產生將抗生素強行從細胞中泵出的蛋白質泵。
更有趣的是,研究發現阻止 sRNA 的產生會使細胞更容易受到抗生素的攻擊。雖然阻止 sRNA 的產生本身可能不是一種可行的抗生素療法,但有針對性地阻斷特定的小 RNA 片段可以用作佐劑——與抗生素一起新增的療法,以使其更強大。隨著抗生素耐藥性開始蔓延,總是需要一些療法來增強目前流通的抗生素的效力,而 sRNA 是一種令人著迷的小分子,值得研究。
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參考文獻:Lalaouna D, Eyraud A, Chabelskaya S, Felden B, Mass? E (2014) Regulatory RNAs Involved in Bacterial Antibiotic Resistance. PLoS Pathog 10(8): e1004299. doi:10.1371/journal.ppat.1004299