自然》：科学家破解细菌的“走私武器”

《自然》：科学家破解细菌的“走私武器”
2014-02-26 11:04阅读：129 来源：生物360责任编辑：云霄飘逸
[导读] 细菌开发了许多不同的“武器”将它们的毒性货物“走私”到细胞内。像瘟疫病原体鼠疫耶尔森氏杆菌的和昆虫病原体发冷光杆菌一类的细菌所利用的 Tc 毒素复合物尤其不同寻常。
    细菌开发了许多不同的“武器”将它们的毒性货物“走私”到细胞内。像瘟疫病原体鼠疫耶尔森氏杆菌的和昆虫病原体发冷光杆菌一类的细菌所利用的 Tc 毒素复合物尤其不同寻常。

    日前，来自德国马克斯普朗克分子生理学研究所等机构的研究人员在《自然》报告称，他们生成了这些“有毒注射器”极其精密与详细的图像；并揭示出了这些分子复合物是从何处取得能量来穿透细胞膜的。这些蛋白在医学领域具有一些潜在的用途，例如可以选择性地将一些药物投入癌细胞中。

    发冷光杆菌与线虫共生共存。这些细菌寄生在线虫的肠道中静待攻击一种昆虫——此时细菌发挥作用，释放 Tc 毒性复合物快速地杀死昆虫。在转向下一个受害者之前，线虫和细菌共同生活在昆虫的尸体中。

    论文资深作者、德国马克斯普朗克分子生理学研究所物理生物学教授 Stefan Raunser 表示：“在此之前我们并不了解 Tc 复合物的结构。我们所知道的是一个大概的轮廓。现在我们获得了一些图像，这使得我们甚至能够区分单个的原子！”



    “注射”前后，Tc 复合物的结构变化


    借助 X 射线晶体学和电子冷冻显微镜，研究人员生成了详细的图像：Tc 复合物是由三个亚单位 TcA、TcB 和 TcC 构成。 TcA 形成了穿透细胞膜的通道，像注射器一样将一些毒性酶投入到细胞中。以往并不清楚这一过程的能量来自何处。

    Raunser 表示：“ TcA 有一条由48个氨基酸构成的蛋白质链，它像松紧带或弹簧一样被拉长。如果松紧带或弹簧收缩，就会释放能量推动这一通道通过细胞膜。这一机制将 Tc 复合物与其他所有已知的、如白喉和炭疽杆菌的成孔注射蛋白区分开来。”

    此外， TcA 亚单位负责将这一复合体结合到宿主细胞上；为此，它利用了 20 个受体结合结构域。Raunser 表示：“我们认为 4 个这样的结构域往往围绕一个受体，从而提高了结合的强度。”

    这些受体结合结构域很容易被其他的结构域移除或取代。“这意味着可将 Tc 复合物引导到特定的细胞，例如机体中的癌细胞或其他细胞。”一旦到达这些细胞， Tc 复合物可将一些具有良好疗效的分子注入到细胞中。昆虫致病 Tc 复合物也可作为杀虫剂用于农业生产中。

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