Mad28是一种在深分支趋磁细菌中保守存在的类肌动蛋白蛋白，其定位方式依赖于细胞的弯曲程度

《Journal of Bacteriology》：Mad28, a conserved actin-like protein in deep-branching magnetotactic bacteria, exhibits cell curvature-dependent localization

磁细菌通过两种actin-like蛋白Mad28和MamK协同调控磁粒体定位。研究显示，MamK介导磁粒体链的静态锚定，而Mad28具有膜曲率传感功能，通过形成丝状结构将磁粒体引导至细胞凸面。通过异源表达和脂体沉淀实验证实，Mad28缺乏跨膜结构域，但能与脂膜结合，其定位受细胞形态影响，在螺旋形细胞中更集中于曲率区域。比较RS-1与AMB-1菌株发现，两种蛋白在磁粒体定位中存在功能分化，Mad28可能参与细胞分裂期磁粒体的动态重组。该研究揭示了细菌中actin-like蛋白的多样性功能，为原核细胞器定位机制提供了新见解。

　　磁性趋动细菌（Magnetotactic bacteria, MTB）是一种在水生环境中利用地磁场进行定向运动的微生物。这些细菌能够合成一种称为磁小体（magnetosomes）的磁性细胞器，磁小体内部包裹着磁铁矿或磁赤铁矿晶体，使其能够作为磁场传感器，帮助细菌在微需氧或厌氧环境中移动。磁小体的形成和排列是MTB生存和运动的关键，因此，研究磁小体的定位机制对于理解细菌的细胞结构与功能具有重要意义。

在MTB中，一种名为MamK的肌动蛋白样蛋白被发现参与磁小体链的定位。MamK能够形成双螺旋结构，并与磁小体链相互作用，使其沿细胞轴对齐。然而，近年来的研究发现，在七个不同的细菌门中，包括Desulfobacterota门，MTB不仅编码MamK，还编码另一种名为Mad28的肌动蛋白样蛋白。Mad28同样存在于磁小体岛（magnetosome island, MAI）中，而MAI是磁小体合成的基因区域。这一发现表明，MTB中可能存在两种不同的细胞骨架系统，分别负责磁小体的定位和功能调控。

为了进一步研究Mad28的功能，本研究通过多种实验方法对其在不同MTB中的定位和作用进行了系统分析。首先，利用免疫印迹和免疫荧光显微镜，确认了Mad28在S. magneticus RS-1和F. magnetotacticus FSS-1细胞中的表达和定位。结果表明，Mad28在磁小体中具有特异性定位，并且在部分细胞膜区域也存在弱信号。这说明Mad28不仅与磁小体有关，还可能在细胞膜曲率感知中发挥作用。

随后，研究团队通过共表达实验，测试了Mad28和MamK在不同细菌中的功能差异。结果显示，MamK能够有效地恢复磁小体的静态定位，而Mad28则无法实现类似效果。这一结果表明，MamK和Mad28在磁小体定位中可能具有不同的功能。进一步的研究还发现，Mad28在杆状大肠杆菌和螺旋形AMB-1细胞中的定位模式存在差异，特别是在细胞膜曲率较高的区域，Mad28的信号更强。这一现象表明，Mad28可能具有感知细胞膜曲率的能力，并且能够优先定位在正曲率的膜表面。

此外，通过脂质体沉淀实验，研究团队发现Mad28能够与人工脂质体结合，而MamK和BSA则无法有效结合。这进一步支持了Mad28与膜曲率相关的功能假设。尽管Mad28缺乏跨膜结构，但其与脂质膜的相互作用可能通过某种物理机制实现，如与膜表面的相互作用或膜弯曲引发的结构变化。

这些研究结果表明，Mad28在磁性趋动细菌中扮演着独特的角色。它不仅参与磁小体的定位，还可能通过感知细胞膜曲率，调节磁小体的排列方式。与MamK相比，Mad28的功能可能更加侧重于细胞形态的感知和响应，而MamK则更偏向于动态定位和锚定。这种功能上的分化为理解细菌细胞骨架系统的多样性提供了新的视角。

研究还发现，不同MTB在生长阶段和细胞形态上可能存在差异，这可能影响Mad28的定位模式。例如，在RS-1中，Mad28在早期静止期的细胞中表现出不同的定位模式，而在FSS-1中则呈现出较为一致的定位方式。这种差异可能反映了不同MTB在磁小体形成和定位过程中的不同策略。

此外，研究团队还探讨了Mad28在细胞分裂过程中的潜在作用。在Pattern II类型的RS-1细胞中，Mad28信号不仅出现在磁小体区域，还出现在细胞膜的凸面区域，这可能与细胞分裂时的膜曲率变化有关。因此，Mad28可能在细胞分裂过程中协助磁小体的重新定位或新磁小体的形成。

总的来说，本研究揭示了Mad28在磁性趋动细菌中的重要功能，包括其对细胞膜曲率的感知和定位能力。这一发现不仅扩展了我们对细菌细胞骨架系统的理解，还为探索细菌如何在有限的细胞空间内精确定位其细胞器提供了新的线索。同时，这也为研究细菌与环境相互作用的机制提供了基础。