大腸桿菌的防御秘密透露
通過用熒光信標(biāo)標(biāo)記細(xì)胞的蛋白質(zhì),康奈爾大學(xué)的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大腸桿菌如何抵抗抗生素和其他毒物??赡軐?duì)細(xì)菌來說不是好消息。
當(dāng)不需要的分子出現(xiàn)時(shí),細(xì)菌細(xì)胞通過其細(xì)胞打開一條隧道;入侵者的墻壁和“外排”,或泵出來。“這些隧道的動(dòng)態(tài)組裝早已被假設(shè),”化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)教授彭辰說。“現(xiàn)在我們看到了他們。”
這項(xiàng)研究結(jié)果可能會(huì)導(dǎo)致用藥物“混合”對(duì)抗抗生素抗性細(xì)菌的方法,他建議:“一個(gè)是抑制隧道的組裝,另一個(gè)是殺死細(xì)菌。”
為了研究細(xì)菌的防御過程,陳和康奈爾大學(xué)的同事們選擇了一種大腸桿菌菌株,這種大腸桿菌能夠泵出銅原子,否則會(huì)毒害細(xì)菌。研究人員通過基因工程對(duì)其進(jìn)行了基因改造,為編碼防御性蛋白質(zhì)的DNA添加了一個(gè)編碼熒光分子的額外DNA序列。
在強(qiáng)大的顯微鏡下,他們將細(xì)菌細(xì)胞暴露在含有銅原子的環(huán)境中,并用紅外激光周期性地切割細(xì)胞以誘導(dǎo)熒光。在閃爍的燈光下,他們有一部“電影”,顯示標(biāo)記的蛋白質(zhì)在細(xì)胞中的行進(jìn)位置。他們進(jìn)一步對(duì)各種蛋白質(zhì)進(jìn)行基因工程改造,以打開和關(guān)閉其金屬結(jié)合能力,并觀察其效果。
他們的研究報(bào)告于6月12日那一周在美國國家科學(xué)院院刊的早期網(wǎng)絡(luò)版中報(bào)道了Jybe12.康奈爾大學(xué)的研究人員還與休斯頓大學(xué),亞利桑那大學(xué)和加州大學(xué)洛杉磯分校的科學(xué)家合作。洛杉磯。
關(guān)鍵蛋白質(zhì),稱為CusB,存在于周質(zhì)中,即內(nèi)膜和外膜之間的空間,構(gòu)成細(xì)菌的細(xì)胞壁。當(dāng)CusB與入侵者結(jié)合時(shí) - 在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,銅原子 - 已經(jīng)通過多孔外膜,它會(huì)改變其形狀,使其自身附著在內(nèi)膜和外膜中的兩個(gè)相關(guān)蛋白質(zhì)之間,形成一個(gè)復(fù)合體,稱為CusCBA充當(dāng)穿過細(xì)胞壁的隧道。內(nèi)部蛋白質(zhì)具有抓住入侵者并將其推過的機(jī)制。
隧道將內(nèi)膜和外膜鎖定在一起,使周質(zhì)不太靈活并干擾其正常功能。研究人員指出,只有在需要時(shí)才能組裝隧道,而不是將其永久固定,這樣才能使細(xì)胞具有優(yōu)勢。
這種防御有毒金屬的機(jī)制也可以解釋細(xì)菌如何通過改變其防御性蛋白來識(shí)別它們對(duì)抗生素產(chǎn)生抗性。研究人員建議,其他種類的細(xì)菌也可能存在類似的機(jī)制。
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