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研究人员针对拟杆菌门脂蛋白转运机制不明问题，研究 LolA 和 LolB，发现其在转运中关键作用及存在替代途径。
在微观的细菌世界里，革兰氏阴性菌的细胞包膜就像一座坚固的城堡，由内膜（IM）、外膜（OM）以及中间的肽聚糖薄层构成。其中，脂蛋白是外膜的重要组成部分，参与营养获取、压力感知等多种关键功能。在大肠杆菌中，脂蛋白通过 Lol 系统运输到外膜，然而，在广泛存在且多样的拟杆菌门（Bacteroidota）中，脂蛋白如何穿越外膜并定位到细胞表面，一直是个未解之谜。此前，人们认为 LolB 同源物仅存在于 γ- 和 β- 变形杆菌中，这使得拟杆菌门脂蛋白的运输机制更加扑朔迷离。为了揭开这一神秘面纱，来自比利时那慕尔大学微生物生物学研究组（Research Unit in Biology of Microorganisms, URBM）等机构的研究人员开展了深入研究，相关成果发表在《Communications Biology》上。
研究人员运用了多种关键技术方法。在寻找 LolA 和 LolB 的远程同源物时，通过 HHSearch 套件进行全蛋白质组结构预测，并利用自编 Perl 脚本筛选潜在候选蛋白。对蛋白结构的研究，则借助 I-TASSER 和 AlphaFold 3 等工具进行建模和分析。构建基因缺失菌株时，采用自杀质粒和三亲交配法，还运用了多种分子生物学技术如 PCR、酶切、连接等进行基因操作和验证。在检测蛋白表达和定位方面，使用了免疫荧光显微镜、Western-Blot 等技术，同时结合质谱分析对蛋白进行鉴定和定量。
研究结果如下：
- 发现多种 LolA 和 LolB 蛋白：通过计算机预测分析，在约翰逊黄杆菌（Flavobacterium johnsoniae）中鉴定出两个 LolB 同源物（LolB1 和 LolB2）和三个 LolA 同源物（LolA1、LolA2 和 LolA3）。结构分析显示，它们与大肠杆菌的 LolA 和 LolB 具有相似的 β- 桶状结构，但在疏水性和电荷分布上存在差异12。
- LolA1 和 LolB1 影响滑行运动和 IX 型分泌：敲除 lolA1 和 lolB1 基因后，约翰逊黄杆菌的滑行运动和 IX 型分泌系统（T9SS）功能受损，淀粉降解活性显著降低，表明这两个蛋白对滑行运动和 T9SS 至关重要。进一步研究发现，它们的缺失导致外膜蛋白组成改变，影响了多糖利用、细胞包膜生物发生等多种细胞功能34。
- 蛋白结构功能关系：LolB1 的突出环和 C 末端区域对其功能至关重要。例如，当突出环中的保守亮氨酸（L74）被替换或环被删除时，会影响蛋白功能；删除 C 末端结构域虽能部分恢复功能，但会降低蛋白稳定性1。
- 蛋白不可互换性：尽管大肠杆菌和约翰逊黄杆菌的 LolA 和 LolB 在结构上有相似之处，但它们不能相互互补对方基因缺失的突变体，说明这些蛋白在功能上具有特异性5。
- 蛋白的保守性：在拟杆菌门的多个物种中都发现了 LolA 和 LolB 的同源物，表明这些蛋白在拟杆菌门中是保守的。而且，约翰逊黄杆菌和犬咬二氧化碳嗜纤维菌（Capnocytophaga canimorsus）的同源蛋白具有相似功能6。
- 存在替代途径：构建的约翰逊黄杆菌 LolA 和 LolB 基因全部缺失的五重突变体仍能存活，且表面脂蛋白定位正常，这强烈暗示拟杆菌门中存在不依赖 LolA 和 LolB 的脂蛋白转运替代途径7。
研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了拟杆菌门中 LolB 同源物的存在，表明 Lol 途径在拟杆菌门中是保守的。LolA1 和 LolB1 在脂蛋白转运、滑行运动和 T9SS 中起着关键作用，它们的缺失会导致外膜稳定性下降，影响细胞的多种功能。同时，研究还发现了拟杆菌门中脂蛋白转运的隐藏多样性，推测基因复制事件可能使一些拟杆菌门物种能够重新利用 LolA 和 LolB 蛋白，以适应不同的代谢途径和细胞功能。此外，研究首次发现了 LolA 和 LolB 样蛋白在特定途径中的专业化作用，如 LolA2 和 LolB2 可能参与了 Flexirubin 的合成和运输。这些发现为理解革兰氏阴性菌脂蛋白转运提供了新的视角，有助于深入研究拟杆菌门的生理功能和致病机制，也为开发针对拟杆菌门相关疾病的治疗策略提供了潜在的靶点和理论基础。
