傘狀蛋白質能靶向殺死特定細菌有望治療耐藥性感染

研究人員發現了傘狀毒素顆粒的結構、組成和作用方式的相關信息。一種被稱為鏈絲菌的土壤細菌會分泌形似傘狀的有毒蛋白質顆粒，以壓制競爭對手，尤其是同類競爭對手。傘狀毒素蛋白是這些細菌對其微小對手進行各種攻擊的最新例證。在它們生活的擁擠而多樣的細菌群落中，存在著抗微生物攻擊、反擊和防御的混戰。

抗生素與細菌戰

臨床上使用的許多抗生素都直接來源于細菌在自然棲息地中用來對付對方的分子，或受到這些分子的啟發。鏈絲菌用來對付競爭對手的化學武器是此類分子最豐富的來源之一。其中包括常見的廣譜藥物鏈霉素。

這些新發現的抗菌毒素的不同之處在于，與鏈絲菌的小分子抗生素不同，傘狀毒素是由多種蛋白質組成的大型復合物。與小分子抗生素相比，它們針對細菌的特異性也更強。

為此， 一篇發表于《自然》的論文推測，傘狀毒素的這些特性解釋了為什么在對鏈絲菌產生的毒素進行長達100多年的研究中，這些毒素一直沒有被發現。

生物信息學和低溫電子顯微鏡揭示新觀點

編碼傘狀毒素的基因最初是通過生物信息學搜索新的細菌毒素而發現的。在美國華盛頓大學醫學院約瑟夫·穆格斯微生物實驗室的生化和遺傳實驗中，科學家們了解到這些毒素與其他蛋白質結合成一個大型復合體，分離出的毒素復合物具有與在西雅圖發現的毒素復合物相稱的醒目外觀。它們看起來像雨傘。

獨特的結構和特異性

華盛頓大學醫學院微生物學教授、霍華德·休斯醫學研究員穆格斯指出，這些微粒的形狀非常奇特，在未來的工作中，了解它們不同尋常的形態如何幫助它們消滅目標細菌將是一件非常有趣的事情。

隨后，科學家們試圖確定這些毒素的靶標， 他們篩選了這些毒素對所有生物的影響，從真菌到140種不同的細菌，包括研究作者德文·科爾曼在美國加利福尼亞大學伯克利分校和美國農業部農業研究服務處的實驗室中從高粱植物中提取的一些細菌。

“我們認為，這種精湛的特異性可能是由于組成傘輻條的蛋白質各不相同。”研究論文的作者、穆格斯實驗室的資深科學家布魯克·彼得森評論說，“這些蛋白質可能會吸附在競爭細菌表面的特定糖分上。”

通過分析數千個公開的細菌基因組，研究論文的作者、圣路易斯大學的張大鵬和他的研究生譚英俊發現，許多其他種類的細菌也有制造傘狀顆粒毒素的基因。有趣的是，這些物種都形成了枝狀菌絲，這在細菌中是一種不常見的生長模式。

潛在的臨床應用和更廣泛的影響

除了傘狀毒素顆粒的基礎生物學方面還有許多問題有待解答外，穆格斯和他的同事們對其潛在的臨床應用也很感興趣。

他們懷疑導致肺結核和白喉的細菌可能對傘狀毒素敏感。他們注意到這些細菌已經對傳統抗生素產生了抗藥性。科學家們認為，傘狀毒素顆粒有可能制服這些嚴重的致病細菌，因此值得研究。（綜合整理報道）（策劃/羅媛）