金黄色葡萄球菌(S. aureus)在其肮脏的伎俩中有很多惊喜，其中最令人费解的是非耐药形式的细菌能够毫发无损地出现，即使在暴露于高浓度的化学战之后，抗生素应该能够杀死它。

这种非耐药形式的细菌的不可思议的能力是一种技巧，它允许这些微生物几乎像耐药对应物一样轻松地拒绝药物。拥有药物生存能力只是困扰科学家的众多难题之一，他们一直试图梳理金黄色葡萄球菌如何找到躲避致命浓度的抗菌剂的方法。

科学家说，细菌对强效药物保持不透气的能力，是为什么全世界越来越多的患者无法摆脱非耐药菌株感染的原因。

“金黄色葡萄球菌可引起通常慢性且难以治疗的感染，即使细菌不具有抗生素耐药性，”一项新研究的主要作者Markus Huemer博士报道，该研究专注于金黄色葡萄球菌阻止抗生素的能力的生物学机制。

苏黎世大学医院传染病和医院流行病学系的研究员Huemer与一个国际微生物学家团队合作，揭示了复杂的化学活动级联如何明显地保护细菌免受抗生素攻击。这一发现最终可能会帮助医生克服由经常渗入人体组织和血液中的非耐药但复杂形式的细菌引起的感染。

金黄色葡萄球菌是一种引起感染的细菌，有数十种菌株能够渗透到人体组织和血液中。但金黄色葡萄球菌也神秘地殖民了地球上约30%的人的鼻腔，作为他们微生物组的一部分。其他传染性细菌定植而不引起感染的能力似乎受到这些个体鼻腔微生物群组成的控制。

金黄色葡萄球菌的复杂性并不止于此，因为更令人担忧的是细菌的耐药形式，称为MRSA(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)的致命威胁，以及VISA，或万古霉素中间体金黄色葡萄球菌和VRSA，万古霉素耐药金黄色葡萄球菌。

MRSA不仅在卫生保健环境中构成威胁，而且在健身房，更衣室，学校和无数其他人们聚集的地方传播的社区也构成威胁。

美国疾病控制和预防中心将金黄色葡萄球菌描述为人类最常见的细菌物种之一，抗生素耐药性品种可能会使患者陷入数周至数月的困境，使他们只能长期住院和长期治疗。感染也可能被证明是致命的。根据疾病预防控制中心的数据，美国每年发生近 120，000 例金黄色葡萄球菌血流感染和 20，000 例相关死亡。

然而，关于细菌的不可避免的科学难题围绕着这个简单的问题：金黄色葡萄球菌如何在非耐药状态下存活致命剂量的强效抗生素?这是一种由甚至不是超级细菌的细菌菌株所拥有的超能力，并且需要全球科学家团队来充分解释为什么这种能力会出现在某些金黄色葡萄球菌菌株中。

Huemer和他的同事在《科学信号》杂志上撰文，已经开始揭开一些涉及金黄色葡萄球菌的谜团。在一系列实验中，研究人员已经弄清楚了这些非耐药细菌菌落是如何毫发无损地出现的。这项研究为世界上最普遍的细菌之一提供了一个有趣的新视角，了解生活中一个非凡但以前秘密的方面。

金黄色葡萄球菌能够在高浓度的抗生素中存活下来，因为它已经进化出一种显着减缓其代谢活动的方法，持续处于近乎假死的状态，“因为大多数抗生素只作用于代谢活跃的细胞，”Huemer断言。

经过进化，金黄色葡萄球菌已经找到了减缓其生长的方法，当人类用抗生素攻击金黄色葡萄球菌时，信号分子会通过信号分子在整个细菌菌落中发送信息。信号分子有助于控制细菌代谢和生长的减慢，通过变得不那么活跃和更加静止来迫使金黄色葡萄球菌进入生存模式。当威胁过去时，另一个分子向菌落发出信号，使其再次变得代谢活跃。

这些信号分子中的第一个称为PknB;第二个，Stp。每一个都起着至关重要的作用，帮助金黄色葡萄球菌在化学战中持续存在。持久性 - 生存 - 是细菌进化历史中错综复杂的一部分，以至于细菌细胞清楚地显示了当科学家将金黄色葡萄球菌置于恶劣的实验条件下时是如何完成的。

“持久细胞的亚群在代谢上是静止的，这种状态与生长延迟，蛋白质合成减少以及对抗生素的耐受性增加有关，”Huemer指出，表明新陈代谢减少使细菌完全不受药物攻击它的影响。

正如研究小组在研究中所知道的那样，抗生素对代谢活跃的细菌具有最佳的杀灭率。然而，金黄色葡萄球菌停滞不前，毫发无损地从抗生素攻击中走出来。

Huemer和他的合作者与美国和澳大利亚的一个遥远的同事团队合作，发现这些持续细胞亚群由未生长或超缓慢生长的金黄色葡萄球菌组成。这些落后者使细菌菌落能够在抗生素暴露中存活下来，而没有在高度耐药形式的细菌(如MRSA)的菌落中发现的耐药机制。

在他们的研究论文中，Huemer及其同事将持久性拒绝抗生素的能力归因于信号网络。作为实验的一部分，Huemer及其同事将金黄色葡萄球菌暴露在压力性的酸性条件下，类似于在宿主组织中遇到的条件。

酸性条件延缓了金黄色葡萄球菌的生长，从而增加了细菌对各种抗生素的耐受性。研究小组还发现，一旦抗生素充斥着菌落，PknB分子就会被激活。

在化学上，PknB执行一项关键任务。它标志着磷酸基团添加到氨基酸丝氨酸和苏氨酸中。向这些氨基酸中添加磷酸基团有助于减缓细菌代谢活动。当威胁消失时，另一个分子Stp会逆转PknB的活性，使细菌再次变得活跃。Huemer和团队使用复杂的工具来检查他们的观察结果。

“使用磷酸肽富集和基于质谱的蛋白质组学，我们确定了可能调节细菌生长和代谢的丝氨酸 - 苏氨酸磷酸化靶标，”Huemer在Science Signaling中写道。这意味着丝氨酸 - 苏氨酸磷酸化是金黄色葡萄球菌增强自身对抗抗生素的关键步骤，即使没有高度进化的生物工具耐药细菌用于抵抗药物。

该团队通过强调可以通过修改两个介质PknB和STP来开发一种人类治疗策略来干预信号传导过程，从而最终完成了他们的报告。它们启动和停止丝氨酸-苏氨酸磷酸化，充当守门人，使金黄色葡萄球菌在敌对或好客的化学环境中茁壮成长。

操纵它们提供了一种控制这两种途径的方法，并可能通过消除顽固的持久性细胞来阻止慢性金黄色葡萄球菌感染。

“我们的研究结果强调了磷酸调节在介导细菌静止和抗生素耐受性方面的重要性，并表明靶向PknB或Stp可能提供一种未来的治疗策略，以防止在金黄色葡萄球菌感染期间持续形成，”Huemer总结道。