Ume?大學和華盛頓大學的一項新研究顯示,細菌能夠在不損害自身細胞膜的基礎上,合成特定的酶來降解其競爭者的細胞膜,文章發表在Nature雜志上。這一發現將幫助科學家們利用細菌自身的武器,開發新的抗菌藥物。
細菌在感染過程中,會分泌出對宿主細胞和組織有害的毒素。有趣的是,細菌在與其他細菌競爭時也會采用類似的機制。細菌的分泌系統帶有注射器狀的結構,能夠將毒素注入其他細胞。
在細菌的各種分泌系統中,VI型分泌系統對于細菌間的競爭特別重要,這一系統存在于許多細菌種屬中。現在研究人員發現,細菌VI型系統分泌的特殊酶(磷脂酶),僅對競爭者有效,對自身的細胞膜無效。
瑞典Ume?大學分子生物學系的Sun Nyunt Wai教授,與華盛頓大學的Joseph D. Mougous教授合作,針對上述選擇性防御機制中的相關基因和蛋白進行了研究。他們主要分析了銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)和霍亂弧菌(Vibrio cholerae)的VI型分泌系統,銅綠假單胞菌是一種會引發嚴重腸道、血液和肺部感染的土壤細菌,而霍亂弧菌則是一種會產生致命威脅的病原菌。
“為了抵御環境中大量的捕食者和競爭者,細菌演化出了許多防御策略。在這項研究中,我們發現細菌采用了磷脂酶,而磷脂酶能夠降解細胞膜的主要磷脂成分,”Sun Nyunt Wai說。研究顯示,細菌在合成這種抗菌物質的同時,還會生產一種免疫蛋白以保護自身不受毒素影響。
為了檢驗他們的理論,研究人員構建了缺乏該免疫蛋白的突變株。他們發現,這些突變株的細胞膜完整性嚴重受損,細菌被自身合成的磷脂酶毒害。
“磷脂酶通常被認為是細菌感染能力的表現,我們驚訝的發現這種酶也是細菌打擊競爭者的武器。這項研究將幫助人們重新認識磷脂酶對細菌的重要性,”文章第一作者,Alistair B. Russell博士說。
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