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《Nature》细菌的壁也有“年龄”

   

Clusters of the essential protein BamA in the outer membrane of the bacterium Escherichia coli.

    

图片显示大肠杆菌外膜上的必需蛋白质BamA簇。这项新研究表明,BamA将生长所需的新蛋白质引入细胞膜的能力,是由紧挨着细胞膜下方的细胞壁严格控制的。

今天发表在《Nature》杂志上的一项新研究发现,革兰氏阴性细菌周围的保护层中有一个潜在的致命弱点,这可能有助于开发下一代抗生素。这项研究由纽卡斯尔大学的Waldemar Vollmer教授和Federico Corona博士,以及牛津大学生物化学系的Colin Kleanthous教授和Gideon Mamou博士共同完成,研究表明革兰氏阴性细菌依赖于细胞壁来同步外膜的形成。

世界卫生组织已宣布抗微生物药物耐药性(AMR)是全球十大公共卫生威胁之一。一些细菌已经对所有已知的抗生素产生了耐药性。特别成问题的是耐多药的革兰氏阴性细菌,如大肠杆菌、铜绿假单胞菌和肺炎克雷伯菌,它们会导致肺炎和败血症。它们的外膜位于细胞壁之外,排除了许多以它为目标的抗生素。

这项研究揭示,由一种叫做肽聚糖的坚韧物质组成的细胞壁,对一种被称为BamA的基本生物发生蛋白将新蛋白质引入外膜的位置施加了惊人的控制。这有助于细菌协调这些层,这对它们的生长方式至关重要。

Vollmer教授解释说:“细菌很小,但内部压力非常高,就像汽车轮胎一样。它们有一个坚固的细胞壁来承受这种压力,防止它们破裂,同时仍然允许它们生长和分裂。我们首次揭示的是,随着它们的生长,壁膨胀的过程是如何与其外膜的过程联系在一起的。”

研究表明,网状肽聚糖(由氨基酸和糖组成)的成熟年龄是关键因素。主要发生在细胞两极(末端)的“旧”肽聚糖完全关闭新的外膜蛋白的生物发生。相比之下,“新”肽聚糖主要出现在细胞即将分裂的地方,允许最大数量的外膜生长。这种简单而优雅的机制确保了细菌对两个细胞包膜层的严格控制。

来自牛津的Kleanthous教授补充说:“我们从来没有怀疑过革兰氏阴性细菌如此依赖细胞壁来协调外膜的生长。破坏这种相互联系将真正‘打开’革兰氏阴性细菌,使它们容易受到外膜排斥的抗生素的攻击。”


原文:Peptidoglycan maturation controls outer membrane protein assembly


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