Nature新文章揭示细菌的秘密

　　

生物通报道  科学家们通过首次描绘一种蛋白质的结构，发现了细菌的另一个弱点。这一蛋白质在帮助感染在体内立足中发挥了重要的作用。

由来自澳洲莫纳什大学、美国国立卫生研究院（NIH）、佐治亚理工学院和英国“钻石光源”(Diamond Light Source)的科学家们组成的一个国际研究小组，在两种细菌中确定了称之为BamA的重要膜蛋白的结构。研究结果发表在9月1日的《自然》（Nature）杂志上。

许多的膜蛋白都暴露在入侵细菌的表面，在细菌建立充分的种群引发疾病的过程中，帮助它们躲避人体免疫系统的检测。因此，这些蛋白质被人们视为是对抗感染性疾病的极好治疗靶点。

论文的共同作者、莫纳什大学生物医学科学学院Trevor Lithgow教授，一直将研究焦点放在了解BamA的结构和功能上。他的实验室曾最先详细描述了，BamA进化促进细菌外膜合成，由此提供了对抗免疫系统的一线防御的机制。

BamA仅存在于革兰氏阴性菌上，许多的革兰氏阴性菌都对抗生素高度耐药。新研究针对的是可以引起淋病和软性下疳的细菌。软性下疳是发展中国家的一种常见性传播疾病，它是HIV的一个风险因素。

Lithgow教授说，这些研究发现是他们与世界领先的结构生物学家、NIH的Susan Buchanan教授长期合作的结果。

“这些研究结果是我们采取长期策略，了解细菌入侵过程最初几步——即细菌改变它们的外表面特性过程所到达的一个重要阶段，我们或许能够在感染建立之前终止它，”Lithgow教授说。

“这些结果让我们朝着了解细菌及利用它们的弱点又近了一步。”

在进一步的研究中，Lithgow教授研究小组利用超高分辨率显微镜聚焦单个细菌细胞外表面，观察了正在起作用的BamA。

以这种前所未有的细节来观察活体细菌，揭示了细菌能够掩饰自身躲避人类免疫系统并建立充分感染是多么的复杂。然而，这种复杂性却为阻止感染过程提供了各种机会。

“细菌在人体建立种群的第一阶段利用了高度复杂的分子机器。如果我们能够除去哪怕是其中的一个关键方面，我们都可以使得整个机器丧失功能，”Lithgow说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Structural insight into the biogenesis of β-barrel membrane proteins

β-barrel membrane proteins are essential for nutrient import, signalling, motility and survival. In Gram-negative bacteria, the β-barrel assembly machinery (BAM) complex is responsible for the biogenesis of β-barrel membrane proteins, with homologous complexes found in mitochondria and chloroplasts. Here we describe the structure of BamA, the central and essential component of the BAM complex, from two species of bacteria: Neisseria gonorrhoeae and Haemophilus ducreyi. BamA consists of a large periplasmic domain attached to a 16-strand transmembrane β-barrel domain. Three structural features shed light on the mechanism by which BamA catalyses β-barrel assembly. First, the interior cavity is accessible in one BamA structure and conformationally closed in the other. Second, an exterior rim of the β-barrel has a distinctly narrowed hydrophobic surface, locally destabilizing the outer membrane. And third, the β-barrel can undergo lateral opening, suggesting a route from the interior cavity in BamA into the outer membrane.