综述：细菌趋化性运动的导航机制：从分子机制到生理学视角

这篇综述系统阐述了细菌趋化性（chemotaxis）的分子机制与生理意义，重点解析了由CheW/CheV耦合蛋白、组氨酸激酶CheA二聚体与甲基受体趋化蛋白（MCP）三聚体构成的核心信号复合体如何通过CheY调控鞭毛"奔跑-翻滚"（run-tumble）运动，揭示了该通路在细菌定位营养生态位和宿主定植中的关键作用，并评述了相关检测技术。

　　

Abstract

细菌普遍具备向有利环境迁移的能力，这种被称为趋化性（chemotaxis）的现象使细胞能够沿化学梯度定向运动。通过鞭毛顺时针/逆时针旋转产生的"奔跑-翻滚"（run-tumble）运动模式，细菌能灵敏响应pH、渗透压、氧化还原电位等环境变化。这种标准信号转导系统依赖于由CheW和CheV两种架构耦合蛋白组成的细菌趋化系统。

分子机制解析

趋化信号传导的核心是形成CheA-CheW-MCP三元复合体：两个CheW分子桥接组氨酸激酶CheA二聚体与两个MCP三聚体（每个三聚体由二聚体构成），最终通过磷酸化的CheY调控鞭毛马达转向。甲基化修饰的MCP作为环境传感器，其构象变化通过耦合蛋白传递至CheA，触发自磷酸化并转移磷酸基团至CheY，完成信号级联反应。

生理学意义

该机制使细菌能精准定位营养富集区（如碳源梯度）并规避有害物质，对宿主组织定植和生物膜形成至关重要。例如，幽门螺杆菌通过趋化性穿透胃黏膜黏液层，而根瘤菌则利用此系统寻找植物根系分泌物。

检测技术进展

毛细管 assay 和微流体芯片可量化细菌趋化动力学，荧光标记的CheY-P示踪技术实现了单细胞水平信号传导可视化。这些方法为研究病原菌侵袭机制和开发新型抗菌靶点提供了工具。

Graphical abstract

示意图显示：环境刺激→MCP构象变化→CheW介导的CheA激活→CheY磷酸化→鞭毛旋转方向切换，构成完整的趋化性调控环路。