研究人员发现细菌利用分子条形码分泌毒素

麦克马斯特大学的研究人员发现了一种分子“条形码”系统，致病细菌使用该系统来区分有益分子和有毒分子。

这项发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的新研究表明，许多细菌可以通过扫描遗传密码来了解要保留哪些蛋白质以及将哪些蛋白质排放到环境中。

据研究人员称，那些被排出的蛋白质通常对人体细胞有毒，因此区分蛋白质的能力对于细菌引起传染病的能力至关重要。

“蛋白质是生命的基本组成部分之一，”麦克马斯特大学生物化学和生物医学科学系副教授、这项研究的首席研究员约翰惠特尼解释道。“它们确实允许细菌病原体做它们所做的一切。虽然绝大多数蛋白质保留在细菌内部以执行新陈代谢等功能，但有一小部分蛋白质在生物体外部发挥作用，例如毒素。”

迈克尔·G·德格鲁特传染病研究所成员惠特尼表示，虽然细菌分泌系统和毒素本身早已被研究，但在研究之前人们并不了解细菌如何区分有毒和无毒蛋白质。

惠特尼的实验室由生物化学研究生PrakharShah和TimothyKlein(现为旧金山加利福尼亚大学博士后研究员)领导，质疑同一个细菌分泌系统如何分泌三种根本不同的毒素。

“这些毒素之间没有已知的相似之处——它们看起来一点也不相似，而且它们的作用也没有任何相似之处，”惠特尼说。“我们的理由是，对于它们都通过相同的蛋白质分泌机器，它们之间必须有一些共同点。”

果然有。每种毒素共享一个“域”，惠特尼通俗地将其比作条形码。他说，虽然所研究的所有三种毒素都具有该条形码，但细菌中其他3,000种左右的蛋白质中不存在该条形码，这表明它充当输出信号。

与Klein共同撰写这项研究的Shah表示，该团队能够通过遗传、生化和结构方法的结合，通过实验证明这一概念，其中包括重要的“X射线晶体学研究”，使他们能够纯化蛋白质并更清楚地了解所谓的条形码及其功能。

研究小组认为，这些新信息最终可能具有一系列重要的生物技术和传染病相关应用。沙阿特别指出，这些发现与我们对一系列革兰氏阳性病原体的理解有关，包括导致结核病和李斯特菌病等严重传染病的细菌种类。

“很多病原体都使用这个系统，”沙阿说。“因此，我们的发现对我们理解多种人类病原体所使用的毒力策略具有重要意义。”