細菌是規避人類抑制手段的大師。其中一種策略就是利用特殊酶使抗生素失效。捷克科學院微生物學研究所的科學家揭示了細菌如何使抗生素**利福平（rifampicin）**失去作用。利福平廣泛用於治療結核病等疾病。而能夠完成這項工作的酶，是由多個部分（模組）組成的，其中每個模組原本都具有完全不同的功能──將糖分輸送進細胞。
利福平是一種對廣泛病原體有效的抗生素，是治療結核病、痲瘋病，以及由分枝桿菌屬（Mycobacterium）、葡萄球菌屬（Staphylococcus）、李斯特菌屬（Listeria）、退伍軍人菌屬（Legionella）、嗜血桿菌屬（Haemophilus）和奈瑟氏菌屬（Neisseria）引起的多種急性與慢性感染的重要藥物。
捷克科學院微生物學研究所的研究人員探討了細菌細胞內如何透過磷酸化作用（即在利福平分子上附加磷酸基）使利福平失效。這是細菌產生抗生素抗藥性的一種機制。專門的酶──利福平磷酸轉移酶（rifampicin phosphotransferase）──會將磷酸基團轉移到抗生素分子上，從而削弱其在細胞中的作用。
研究的一項新發現是：利福平磷酸轉移酶並不是唯一能夠如此修飾利福平的酶。促成這項發現的線索來自於該酶的模組組成（可將其視為類似樂高積木的酶組件），這些模組共同構成了利福平磷酸轉移酶。
研究第一作者、捷克科學院微生物學研究所的 Šárka Bobková 表示：
「令人驚訝的是，這些模組在結構上與負責將糖分運輸到細胞內並進行磷酸化的系統蛋白質非常相似，而那些蛋白質看起來具有完全不同的功能。」
酶就像模組化零件
這種相似性可以透過電子工程來理解。許多設備會共用相同的元件，例如同一種微晶片可能同時應用於手機、汽車和無人機。
工程師不會每次都從零開始設計所有零件，而是修改和組合現有模組。在演化過程中，細菌細胞也是如此運作：它們擁有一套共同的基本構件（蛋白質），就像樂高積木一樣。透過重新排列和微小調整，演化便能以不斷試錯的方式創造出新的功能。
研究顯示，在糖分運輸系統中的某種細菌蛋白具有一種特殊形狀，使其也能作用於利福平。雖然其效果相對較弱，但這證實了它是後來完全專門化、能夠修飾利福平的酶之前身。
捷克科學院微生物學研究所微生物遺傳學與基因表現實驗室的 Jana Wiedermannová 說明：
「這就像把簡單的模組化零件重新組裝成一台全新的設備。這些零件，也就是磷酸轉移運輸系統中的蛋白質，在演化過程中逐漸被改良並連接成一個大型複合體，從而能夠高效率地進行磷酸化，進一步使利福平失效。」
搶先一步
這篇發表於學術期刊《Frontiers in Microbiology》的研究還證實，在一種模式土壤細菌中原本處於「休眠」狀態（僅以極低濃度產生）的利福平磷酸轉移酶，如果透過 DNA 訊號將其表現「開啟」，就可能使其他細菌對利福平產生強烈抗藥性。
這些發現提醒我們，抗生素抗藥性並非偶然產生，而往往是既有生物工具經過長期演化改造的結果。只需微小的變化、新的模組組合，或啟動正確的基因，一個普通的代謝蛋白就能轉變成對抗抗生素的有效防禦機制。
理解這些效能較弱的酶前驅體如何運作，讓科學家得以窺見抗藥性形成的最初階段。如果能夠辨識並理解這些中間過渡形式，未來便有可能更準確預測細菌可能演化出的新型抗藥機制，從而在人類與細菌的對抗中搶先一步。
因此，這項研究也是捷克科學院 AV21「傳染病策略計畫」（Infectious Diseases Strategy Program） 的一部分。
