Cell：细菌世界的针锋相对

当细菌入侵它们的人类宿主时，它们会给人们带来痛苦，导致死亡。然而在受到刺激时，这些病原体也会互相搏斗。在一项新研究中，来自哈佛医学院的科学家们利用实时荧光显微镜捕捉了这一“细菌间针锋相对”（Tit-for-Tat）的情景，阐明了细菌以惊人的准确性利用微小战争机器，选择性反击敌人的机制。

　　

生物通报道  霍乱弧菌（Vibrio cholerae）对缺乏清洁饮用水的国家是一种祸患。铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）则让囊性纤维化病患者深受其害。不动杆菌属（Acinetobacter species）是一种针对易感人群感染的条件致病微生物。大肠杆菌（Escherichia coli）则是食源性疾病的罪魁祸首。

当这些细菌入侵它们的人类宿主时，它们会给人们带来痛苦，导致死亡。然而在受到刺激时，这些病原体也会互相搏斗。在一项新研究中，来自哈佛医学院的科学家们利用实时荧光显微镜捕捉了这一“细菌间针锋相对”（Tit-for-Tat）的情景，阐明了细菌以惊人的准确性利用微小战争机器，选择性反击敌人的机制。

哈佛医学院微生物学和分子遗传学教授、微生物学和免疫学系主任John Mekalanos，曾在去年的研究中揭示出了霍乱弧菌借助于6型分泌系统（T6SS）战胜同类竞争者的机制。霍乱弧菌利用这一动力纳米机器刺穿微生物对手释放了一种有毒蛋白质。Mekalanos实验室前博士后研究人员、现任职华盛顿大学的Joseph Mougous发现，免疫蛋白有可能保护这些细菌细胞避开了这样的攻击。当微生物学和免疫学研究人员Marek Basler与Mekalanos在显微镜下观察到这些激烈的搏斗时，才意识到这些姊妹细菌之间存在相互攻击。

在发表在最新一期《细胞》（Cell）杂志上的一篇论文中，Basler和研究生Brian Ho进一步研究了这一现象，探寻了当细菌遭遇其他利用T6SS武器的细菌种类时所发生的事件。他们发现，铜绿假单胞菌利用同样的聪明策略，检测并反击了胆敢利用T6SS武器对付它的细菌对手。

为了弄清细菌在战场上所采用的这一战术，三位科学家们首先让铜绿假单胞菌与霍乱弧菌发生了争斗。他们观察了有无活性T6分泌系统的细菌细胞的行动机制，发现结果惊人的一致。当铜绿假单胞菌感应到武装T6SS的霍乱弧菌时，它会迅速作出回应，用自身的T6SS炮弹在其被靶向的精确位点作出反击。当科学家们让霍乱弧菌细胞的T6SS失活时，铜绿假单胞菌则不会理会它们。在一项存在铜绿假单胞菌、负荷T6SS霍乱弧菌和不负荷T6SS霍乱弧菌的三方（three-way）实验中，研究人员证实铜绿假单胞菌利用它的T6SS机器特异性地对抗了T6SS阳性霍乱弧菌，而忽视了混合菌群中其余的细菌。为了确定其他细菌是否也引发了相同的反应，科学家们针对不动杆菌和大肠杆菌也开展了实验，并获得了相同的结果。只有T6SS阳性的不动杆菌会受到铜绿假单胞菌的反击，而大肠杆菌则毫发无伤。

“这确切地证实了该系统极其擅长检测并杀死攻击细胞，而不会导致间接伤害，”Mekalanos说。

Basler说：“有一个极好的理由来解释这样的高效行为：它使得细菌细胞能够精确靶向射击，而不会胡乱开火，从而不会造成能源浪费。”

细菌生活在庞大的社区中，相互间既有合作，也有竞争。

“这有可能反映了在细胞外环境中，或甚至在人类宿主体内时，细菌形成生物膜，生存在一起，所做出的生态决定。当我们第一次开展这项研究工作时，发现细菌能以这样一种直接和动态的方式相互反应，我们真的感到很惊讶，”Mekalanos说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Tit-for-Tat: Type VI Secretion System Counterattack during Bacterial Cell-Cell Interactions

The bacterial type VI secretion system (T6SS) is a dynamic organelle that bacteria use to target prey cells for inhibition via translocation of effector proteins. Time-lapse fluorescence microscopy has documented striking dynamics of opposed T6SS organelles in adjacent sister cells of Pseudomonas aeruginosa. Such cell-cell interactions have been termed T6SS dueling and likely reflect a biological process that is driven by T6SS antibacterial attack. Here, we show that T6SS dueling behavior strongly influences the ability of P. aeruginosa to prey upon heterologous bacterial species. We show that, in the case of P. aeruginosa, T6SS-dependent killing of either Vibrio cholerae or Acinetobacter baylyi is greatly stimulated by T6SS activity occurring in those prey species. Our data suggest that, in P. aeruginosa, T6SS organelle assembly and lethal counterattack are regulated by a signal that corresponds to the point of attack of the T6SS apparatus elaborated by a second aggressive T6SS+ bacterial cell.