弗朗西斯菌外膜管形成机制揭示：与VI型分泌系统协同调控宿主吞噬体膜重塑的分子路径

这篇研究通过冷冻电子断层扫描(cryo-ET)技术首次系统解析了弗朗西斯菌(Francisella novicida)外膜管(OMT)的动态形成过程，揭示其通过内外膜协同重构产生管状结构，并与VI型分泌系统(T6SS)共定位参与宿主吞噬体膜破坏的分子机制，为理解胞内病原体逃逸宿主防御提供了新视角。

　　

冷冻电子断层扫描揭示弗朗西斯菌外膜管形成机制

弗朗西斯菌外膜管的独特结构
弗朗西斯菌(Francisella tularensis)作为引起土拉菌病的革兰阴性胞内病原体，能产生球形外膜囊泡(OMV)和特殊的外膜管状结构(OMT)。这些OMT在氨基酸饥饿条件下被诱导产生，直径约50-125 nm，通过冷冻电镜观察发现其延伸过程涉及细菌包膜（包括内膜IM和外膜OM）的协同重构。值得注意的是，OMT基部存在动态的细胞质细胞器，会随管状结构延伸而变形，形成灯泡状构象。

外膜管形成的动态过程
通过同步化氨基酸饥饿实验发现，OMT形成始于细菌极部外膜膨胀，1小时内出现初始突起，6小时后发展为成熟管状结构。冷冻电子断层扫描显示，该过程伴随周质空间扩张和内膜-细胞质成分向管腔延伸。释放的OMT仍保留内膜和细胞质物质，这与典型OMV仅含外膜成分的特性显著不同。

与VI型分泌系统的功能关联
研究首次通过共聚焦显微镜观察到，弗朗西斯菌的VI型分泌系统(T6SS)核心组分IglA-sfGFP定位于OMT基部，并在释放的管状结构中检测到T6SS组分。虽然基因敲除实验表明T6SS非OMT形成必需，但^ΔiglC
和^ΔpdpB
突变体出现囊泡化增强现象，暗示两系统存在交叉调控。

宿主感染中的关键作用
冷冻聚焦离子束铣削技术(cryo-FIB-ET)捕获到巨噬细胞吞噬体内细菌产生的OMT与吞噬体膜接触时，局部出现膜泡化现象。这与早期电镜观察到的吞噬体膜瓦解特征相符，提示OMT可能通过物理破坏或递送效应分子协助T6SS完成吞噬体逃逸。

进化的膜重构机制
弗朗西斯菌的OMT形成展现出独特的生物学特征：

1. 受氨基酸饥饿严格调控，与致病岛(FPI)基因表达信号同步
2. 内膜参与的管腔形成机制不同于典型OMV
3. 极部定位的细胞质细胞器可能作为"分子引擎"驱动膜延伸
4. 与T6SS的空间协同优化了效应蛋白递送效率

这些发现不仅揭示了细菌膜系统可塑性的新范式，也为开发针对弗朗西斯菌等胞内病原体的新型干预策略提供了分子靶点。