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来自研究机构

细菌隐藏的武器:用软木塞固定在胶囊内的毒素

对细菌VI型分泌系统的新见解可能有一天有助于开发抗菌和抗真菌应用

日期:
2022年2月9日
来源:
马克斯·普朗克分子生理学研究所
简介:
微生物群是大约100万亿个细菌的家园,以许多不同菌株和物种的密集菌落存在。与所有生物一样,细菌也必须相互竞争空间和资源,通过释放毒素来杀死竞争对手,从而进行“战争”。在这场不可避免的战斗中,细菌使用的许多武器之一是VI型分泌系统(T6SS),它将有毒效应物输送到敌人体内。
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完整的故事

微生物群是大约100万亿个细菌的家园,以许多不同菌株和物种的密集菌落存在。与所有生物一样,细菌也必须相互竞争空间和资源,通过释放毒素来杀死竞争对手,从而进行“战争”。在这场不可避免的战斗中,细菌使用的许多武器之一是VI型分泌系统(T6SS),它将有毒效应物输送到敌人体内。来自多特蒙德马克斯普朗克分子生理学研究所的Stefan Raunser和来自加拿大麦克马斯特大学的John Whitney小组现在共同发现了这种效应体的高分辨率3D结构假单胞菌protegens通过低温电子显微镜。这种效应蛋白被称为RhsA,它有一种有毒成分,这种成分不被锁住,随时可以在一个由软木塞状结构密封的分子茧中被激发。他们的发现不仅有助于了解T6SS机制的工作原理,而且还将促进未来抗菌治疗和植物保护策略的发展。

有益细菌假单胞菌protegens保护植物免受真菌和细菌的侵害。然而,在这种看似无私的行为背后,隐藏着一个复杂的系统,细菌试图通过消灭竞争对手来占据生物生态位。为了这个目的,细菌已经发展出一整套的毒药和各种注射系统,为战斗做好准备。

就像一只毒箭

革兰氏阴性菌中应用最广泛的注射机械之一是VI型分泌系统。当这个机制被激活时,在细胞内部组装一个纳米管,通过它,尖端带有致命毒性蛋白质的毒箭射入竞争对手体内。其中一种有毒蛋白质的三维结构,细菌RhsA效应,现在已经由Stefan Raunser团队和John Whitney团队解决。科学家们发现,RhsA效应物由三个相连的部分组成:有毒武器本身,包围它的一个茧,以及一个软木塞状的塞,它完全密封了包裹毒素的茧。

解锁细菌武器

“茧保护细菌免受其自身产生的毒素,”斯蒂芬·劳恩斯说。“我们已经在细菌Tc毒素中观察到非常相似的策略。”科学家们已经证明,这种效应蛋白本身可以将海豹和毒素从蛋白质的其余部分中分离出来,从而打开致命武器。然而,释放有毒成分还不可能,因为密封保持茧安全。“我们怀疑,当毒箭穿透敌方细菌时,就会产生机械力来去除裂开的密封,就像香槟瓶塞爆裂一样。”这将确保毒素在正确的时间释放到正确的地方。”

在一系列早期的合作项目中,科学家们已经获得了很多关于T6SS注入系统如何工作的知识。他们能够揭示效应器是如何在细胞内运输的,它们是如何装载在毒镖上的,以及毒镖是如何被运送到宿主细胞的。“我们最新的合作工作现在为Rhs效应物的武装过程及其对毒素释放的重要性提供了分子见解。我非常乐观地认为,我们的持续合作将揭示更多的T6SS机械细节。这可能有一天会使细菌的工程具有更好的病原体抑制能力,对抗菌和抗真菌应用有用。”

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故事来源:

材料所提供的马克斯·普朗克分子生理学研究所注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. Patrick gnther, Dennis Quentin, Shehryar Ahmad, Kartik Sachar, Christos Gatsogiannis, John C. Whitney, Stefan Raunser。由VI型分泌系统输出的细菌Rhs效应物的结构PLOS病原体, 2022;18 (1): e1010182 DOI:10.1371 / journal.ppat.1010182

引用此页

马克斯·普朗克分子生理学研究所。“细菌的隐藏武器:锁在软木塞固定的胶囊内的毒素:对细菌VI型分泌系统的新见解有一天可能有助于开发抗菌和抗真菌应用。”《科学日报》。科学日报,2022年2月9日。< www.koonmotors.com/releases/2022/02/220209112125.htm >。
马克斯·普朗克分子生理学研究所。细菌的隐藏武器:锁在软木塞固定的胶囊内的毒素:对细菌VI型分泌系统的新见解有一天可能有助于开发抗菌和抗真菌应用。《科学日报》。2023年6月17日检索自www.koonmotors.com/releases/2022/02/220209112125.htm
马克斯·普朗克分子生理学研究所。“细菌的隐藏武器:锁在软木塞固定的胶囊内的毒素:对细菌VI型分泌系统的新见解有一天可能有助于开发抗菌和抗真菌应用。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2022/02/220209112125.htm(2023年6月17日访问)。

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