存在许多不同的情况，其中微生物暴露于被称为自由基的高反应性分子。这些分子能够破坏重要的细胞成分，并且可以在正常细胞代谢期间或响应环境因素时产生。自由基在抗生素有效性，疾病的发展和人体免疫系统的正常功能中发挥重要作用。来自柏林Charité - Universitätsmedizin的一组研究人员发现了一种以前未知的机制，它可以使微生物保护自己抵御自由基。他们的发现可能有助于提高抗菌物质的功效。这项研究的结果发表在Nature上。
术语游离氧自由基是指高活性氧分子，其能够破坏一系列重要的细胞结构，例如蛋白质，DNA和细胞膜。虽然自由基代表了一种破坏性的力量，但它是人体学会利用的力量。人体免疫系统的一些细胞产生自由基，作为对抗入侵微生物的一部分。当微生物细胞与抗生素接触时，代谢过程也会导致自由基的产生。这是他们活动背后的一个重要因素。微生物已经开发出各种机制来拦截和中和这些高反应性分子，以便转移免疫系统攻击。由Charité生物化学研究所所长Markus Ralser教授领导的国际研究团队，现在已经能够证明微生物还拥有另一种先前未知的防御策略。与之前记录的机制相比，这种策略可能特别有效。
研究人员开始使用面包酵母作为模型生物进行研究，观察到酵母细胞积累了大量的赖氨酸，这是用于酵母蛋白生产的结构单元。在从环境中吸收后，赖氨酸的储存水平比正常生长所需的水平高70至100倍。利用数学模型和遗传分析来确定这种“赖氨酸收获”的目的，研究人员发现酵母细胞利用累积的赖氨酸来改变自身的新陈代谢。这种重新配置的后果之一是产生了大量的谷胱甘肽，谷胱甘肽是生物体中发现的最重要的自由基清除分子之一。赖氨酸收获后，酵母细胞显示出对自由基的显着增加的抗性。这使他们能够分解通常会导致细胞死亡的大量自由基。研究人员证明，这种抗性机制不仅可以用于不同类型的酵母，还可以用于细菌。
“我们的研究表明，微生物从周围环境中吸收养分不仅能够促进生长，而且还可以作为一种预防措施，以防止自由基的潜在攻击，”Ralser教授解释道。“这些知识在未来可能会有用;如果我们成功地破坏了这种抗性机制，我们就有可能提高抗菌物质的功效。”该研究小组将继续努力实现这一目标。“我们还将寻找其他未知的抗性机制。毕竟，了解基本的细胞过程是开发抗菌物质的先决条件。”