荧光标记小麦胚芽凝集素示踪大肠杆菌脂多糖外膜转运机制的创新研究

本文突破性地揭示了荧光标记小麦胚芽凝集素（FL-WGA）在实验室大肠杆菌K-12菌株中特异性识别脂多糖（LPS）末端N-乙酰葡糖胺（GlcNAc）修饰的现象，开发了动态示踪LPS转运的新方法。研究发现LPS通过Lpt系统呈分散式转运模式，与肽聚糖（PG）合成和外膜蛋白（OMP）插入空间协同，为革兰阴性菌多层细胞被膜（含外膜OM/内膜IM/周质间隙）的协调组装机制提供了关键证据。

　　荧光标记探针的意外发现
研究团队在探究荧光标记小麦胚芽凝集素（FL-WGA）结合靶点时，意外发现其并非如既往认为的结合肽聚糖（PG）或肠杆菌共同抗原（ECA），而是特异性识别实验室大肠杆菌K-12菌株缺陷型O抗原合成途径产生的GlcNAc修饰脂多糖（^GlcNAcLPS）。通过Δtol-pal突变体实验显示FL-WGA标记模式与膜染料FM4-64高度重合，而与PG标记剂HADA分离；L型细菌实验进一步证实FL-WGA结合依赖于完整外膜结构。

遗传学揭示结合机制
系统构建的糖基化通路突变体揭示：FL-WGA标记严格依赖WecA（催化^ECA/O-Aglipid I合成）和WaaL（LPS连接酶），但与ECA合成酶WecG呈负相关。恢复O抗原合成的菌株（wbbL⁺）或阻断WbbK导致GlcNAc非末端修饰时，FL-WGA结合完全消失，证实^GlcNAcLPS末端GlcNAc是唯一识别位点。

动态示踪技术的建立
基于此发现，团队开发了两种创新方法：1）诱导型waaL系统动态开启^GlcNAcLPS合成，通过FL-WGA标记新生LPS；2）诱导wbbL恢复O抗原合成以阻断标记。时间分辨成像显示：LPS呈全细胞柱状分布（新生区）和分裂位点插入，但成熟细胞极区始终无转运。这与LptD-Halo融合蛋白的全膜分布形成对比，提示Lpt桥接组装存在空间调控。

细胞被膜协同组装机制
该模式与既往报道的PG分散合成（通过FDAA标记）和OMP插入位点高度一致。在极性生长的α-变形菌（如流产布鲁氏菌）中，LPS转运同样与生长极区PG合成共定位。研究表明：在分散伸长型细菌中，LPS转运、PG延伸和OMP插入形成三位一体的协同网络，可能是维持外膜不对称性和抗生素屏障的关键。

技术应用与临床意义
该方法突破了传统电镜技术的局限，首次实现活菌LPS转运动态可视化。鉴于外膜是革兰阴性菌多重耐药的主要屏障，阐明Lpt系统时空调控机制可为新型抗生素开发（如靶向Lpt桥接动力学）提供理论依据。研究还纠正了FL-WGA在细菌成像中的误用，为其精准应用建立新标准。