芽孢打破睡眠状态的详细过程

　　

生物通报道：在探索休眠状态的细菌——芽孢苏醒机制的过程中，研究人员通过原子力显微镜（atomic force microscopy ，AFM）发现，随着孢子到营养细胞的改变芽孢衣（spore coat）和生殖细胞壁发生变化。

杆菌严重饥饿时，细胞启动一系列遗传、生化和结构学事件，导致芽孢形成。芽孢能够长期处于休眠状态的部分原因是它们有坚硬的芽孢衣，对热、放射和毒性化学试剂等极端环境条件有抵抗能力。当环境变得有利时，芽孢通过萌发打破休眠状态，重新进入营养模式。

尽管在弄清芽孢萌发过程的生化和遗传基础的过程中获得了重要突破，但人们对于芽孢打破休眠状态的机制仍一无所知。美国劳伦斯利物莫国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL）研究人员最近描述了芽孢衣结构降解的细节，空前清晰阐释了新细菌从破除休眠状态的芽孢中萌发的过程，详细内容刊登于6月4日《PNAS》。

文章高级作者Alexander Malkin说，彻底弄清芽孢萌发的过程对于鉴别众多芽孢所致疾病的早期阶段非常重要，当然洞察细菌细胞发育的关键事件也非常重要。

研究人员利用AFM鉴别芽孢衣外部小棒结构（rodlet structures，生物通编者译）的分解。小棒结构与阿尔茨海莫氏症和朊病毒病等神经退行性疾病中的amyloid fibrils结构相似。杆菌芽孢极度的理化抗性说明进化动力采用了这些amyloid的化学刚性和抗性，自我组装为具有保护性芽孢衣。

将芽孢暴露于激活萌发的溶液后，小棒层上出现纳米级别大小的腐蚀坑。腐蚀小坑发展为更宽的裂缝，脱离维持小棒结构的窄带，最后剩下1－3纳米宽的fibrils。体外AFM成像还发现新形成的和成熟营养细胞的多孔渗水纤维细胞壁结构，由纳米级别肽聚糖纤维网络组成。Malkin说：“这些结果说明动态AFM是研究细菌细胞壁形成和发展的有效工具。”（生物通 小粥）