解读微生物秘密语言(图)

　　

生物通报道：科学家即将破译细菌相互沟通的特殊化学语言！来自英国的研究人员在发表在11月的ACS Chemical Biology杂志上的文章报道了这项成果。美国农业部评价说，破译细菌的化学语言将帮助研究人员战胜抗生素抗性感染和危险的细菌生物膜。

 

David Spring等人解释说，研究人员早就已经知道细菌相互间可以进行交流对话。微生物能够释放出使群体中数百万个小个体相互协作的小分子。

 

致病细菌能够使用这种特殊语言来决定什么时候感染人或其他寄主。因此，破译这些与此精细信号过程有关的化合物的结构和功能将有助于研发出能够抑制这种信号、预防感染的新药。

 

这项研究描述了一类叫做AHL（N-乙酰高丝氨酸内酯）类似物的强大化合物的形成过程。这类化合物在多种细菌类型中均起作用，当然也包括多种导致人类疾病的细菌类型。这些化合物物是迄今为止发现的最强大的“法定人数感应”组合调节因子。

 

除了在抵抗抗生素抗性感染方面的潜力，这些化合物还有助于抑制污染医疗移植、导致牙齿腐蚀和肠道疾病的生物膜的生长。

 

 

此前，霍华德休斯医学院的研究人员发现不同种类的细菌能够利用一种通用的语言来进行对话，并且一些种类还能够操纵这种对话来迷惑其他细菌。细菌种间对话和错误指示对人类健康产生重要的影响。细胞与其他细胞交流的能力和干扰这种交流过程的能力在涉及细菌种类竞争的微环境中或细菌与人类相连的微环境中处于重要地位。

 

利用 “法定人数感应”的化学交流过程，细菌相互交流以确定出它们的数量并作为一个整体进行一致行动。这种同步化的细菌群体能够模仿一个多细胞生物的能力，并做好准备面对单个细菌无法独自面对的挑战。壮大的细菌“人口”触发了它们的群体感应“装置”--它对不同类型的细菌有不同的作用。一种细菌可能负责释放毒素，而另外一种可能负责摆脱生物膜并移动到另外的环境中。

 

每种细菌都有自己的秘密语言，但是大多数还能够听懂一种分子“方言”--Bassler的实验室在约10前发现。一种叫做AI-2（autoinducer-2）的化学信号（在所有细菌中均起源于同一个基因）被释放到细胞外并因此宣布这个细胞的存在。附近的细菌通过监控AI-2的水平来进行人口普查。

 

研究人员推测AI-2是一种通用语言，并且Bassler实验室的新发现首次证明这些对话确实发生并在混合种类中造成后果。研究人员将益生菌大肠杆菌与一种叫做Vibrio harveyi的会发光的海洋细菌混合在一起。

在试管中，任意一种细菌的AI-2制造调节了这种海洋细菌的光强弱并打开了大肠杆菌中的法定人数感应基因。这些结果证明了研究人员之前的猜测：AI-2的语言多功能性。但是，研究人员发现这种通用语言不能保证传递正确的信息。在先前的研究中，Xavier等人发现大肠杆菌同时制造和消费AI-2。新的研究中，研究人员让大多数大肠杆菌首先制造AI-2，然后消耗足够量的AI-2以变暗海洋细菌的光，从而欺骗这种茁壮成长的海洋细菌使它们以为它们的数量很少，并因此终止它的法定人数感应行为。

 

此外，研究人员还将大肠杆菌与霍乱细菌混合在一起进行了实验。这项研究使我们向着了解自然界发生的这种相互作用如何发生前进了一步。而且，细菌能在种间进行交流，并且它们还拥有先进的机理来干扰这种交流--或许这只是细菌用于操纵化学信号的“奸计”中的其中一种手段。（生物通杨遥）