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在革兰氏阴性菌中，脂蛋白如何分选至细胞表面尚不清楚。研究人员针对此开展表面脂蛋白分选机制的研究，发现 LptDE 可运输部分脂蛋白至细胞表面，Lpt 与 Lol 通路存在串扰。这一成果为理解脂蛋白分选提供新视角。
在微观的细菌世界里，革兰氏阴性菌的外膜犹如一层坚固的 “铠甲”，保护着细菌免受外界伤害，同时维持着细胞内外物质的交换。这层外膜中，脂多糖（LPS）和脂蛋白是至关重要的组成部分，它们在细菌的生理活动以及致病性方面都发挥着关键作用。就像两个配合默契的 “小卫士”，LPS 和脂蛋白虽然个头微小，却肩负着重大使命。
然而，科学家们在探索这层外膜奥秘的过程中，遇到了一个棘手的问题：LPS 能够借助 LptDE 顺利地转运到外膜，可脂蛋白是如何准确地分选到细胞表面的呢？这个谜团一直困扰着科研人员，也成为了细菌研究领域的一个重要挑战。为了解开这个谜团，来自中国科学院生物物理研究所等多个单位的研究人员踏上了探索之旅。他们决心揭开脂蛋白分选的神秘面纱，深入研究革兰氏阴性菌表面脂蛋白的分选机制。
经过一系列深入的研究，研究人员取得了令人瞩目的成果。他们不仅成功确定了铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）LptDE 的晶体结构，以及它与大肠杆菌（Escherichia coli）内源性脂蛋白 LptM 的复合物结构，还发现了多个可能通过 LptDE 转运到细胞表面的脂蛋白候选者。更为重要的是，他们揭示了 Lpt 和 Lol 通路之间存在串扰，为脂蛋白分选机制提供了全新的视角。这一研究成果发表在《Nature Communications》上，引起了科学界的广泛关注。
在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是蛋白质纯化与结晶技术，通过从不同菌种中克隆 lptDE 基因并表达纯化相关蛋白质，获得了用于结晶的样本，从而确定了蛋白结构。其次，采用了质谱分析技术，包括液质联用（LC-MS/MS）和原生质谱（Native MS），用于鉴定与 LptDE 相互作用的脂蛋白以及分析蛋白复合物的结合情况。此外，免疫荧光和点杂交实验用于检测脂蛋白是否在细胞表面暴露，光交联实验则探究了脂蛋白的转运过程 。
研究人员在实验过程中发现了许多关键信息。在脂蛋白与 LptDE 复合物的鉴定中，通过蛋白质组学分析和质谱鉴定，发现了 9 种与 LptDE 共纯化的脂蛋白，如 LptM、Lpp 等，并且利用原生质谱分析进一步证实了部分脂蛋白与 LptDE 的稳定结合 。
paLptDE-LptM 复合物的整体结构也有了清晰的呈现。研究人员解析出该复合物的晶体结构，发现 LptM 的疏水酰基链位于 paLptD 的疏水区域，而其蛋白质部分则与 LptD β - 桶的亲水腔相互作用，且 LptM 被封闭在一个特定区域，其释放需要破坏 paLptD β - 桶的非共价界面 。
关于 LptDE 结合的脂蛋白能否在细胞表面暴露的问题，免疫荧光和点杂交实验给出了答案。实验结果表明，除 Blc 外，大多数 LptDE 结合的脂蛋白（如 LptM、Lpp 等）在大肠杆菌细胞表面有明显暴露，这说明 LptDE 可能促进了部分表面暴露脂蛋白（SLPs）的细胞表面定位 。
在探究 LptM 的转运途径时，研究人员发现，LptM 并非由 LptB2FG 从内膜提取，而是由 LolCDE 提取并传递给 LolA，同时 LptA 在 LptM 转运至 LptDE 的过程中起到了关键的串扰作用，它能与 LolCDE 相互作用并将 LptM 传递给 LptDE 。
此外，研究还证实了 LptM 跨外膜转运依赖于 Lpt 途径。体外实验表明，LptM 跨外膜转运需要 ATP 和 LPS 的参与，LPS 分子流推动 LptM 向细胞表面转运 。
在讨论部分，研究人员提出了一种全新的脂蛋白表面呈递分选途径模型。他们认为，革兰氏阴性菌外膜脂蛋白先由 LolCDE 从内膜提取，之后可被 LolA 或 LptA 接受。LolA 结合的脂蛋白通过经典 Lol 途径转运至外膜内小叶，而 LptA 结合的脂蛋白则进入 Lpt 途径并最终被转运到细胞表面 。
这项研究意义重大，它为理解革兰氏阴性菌中脂蛋白的分选机制提供了关键线索，揭示了 Lpt 和 Lol 通路之间的串扰关系，为后续研究细菌外膜生物发生和脂蛋白转运提供了重要的理论基础。同时，该研究成果也可能为开发新型抗菌药物提供潜在的靶点和思路，有望为人类健康事业做出贡献。
