兼职蛋白质使医院细菌有害

铜绿假单胞菌是一种广泛存在且危险的医院细菌。它会感染呼吸道和肺部，并且对多种抗生素具有天然抗性。人们一直在寻找所谓的病理阻断剂，以便在未来更好地对抗这种细菌。这里的重点不是像抗生素治疗那样杀死病原体，而是专门消除或改善其致病作用。

在铜绿假单胞菌感染中，蓝绿色代谢产物绿脓素以及其他因素会导致炎症过程的出现并具有组织损伤作用。如果可以通过病理阻断剂来阻止这种物质的产生，那么感染的严重程度就会降低。但是，为了做到这一点，必须首先了解负责在细菌细胞内产生绿脓素的确切分子机制。

由布伦瑞克亥姆霍兹感染研究中心(HZI)蛋白质结构与功能部主任WulfBlankenfeldt教授领导的研究小组最近发现了生产绿脓素应用现代蛋白质生化分析方法。在这项工作的过程中，他已经能够阐明一种叫做PqsE的蛋白质在这个过程中作为“兼职者”的核心功能。该研究发表在最新一期的NatureCommunications上。

在我们的采访中，Blankenfeldt解释了是什么让铜绿假单胞菌如此危险，为什么他二十多年来从未对PqsE的功能失去兴趣，以及他如何能够报告这种蛋白质的兼职。

Blankenfeldt教授，哪里会感染铜绿假单胞菌?哪些人感染风险更高?

您几乎可以在任何地方感染这种广泛传播的细菌病原体。它喜欢潮湿的环境——它可以存在的地方有很多：例如，在室外的土壤或水中。但在自来水、洗脸盆、洗碗机、淋浴或厕所等任何卫生措施达不到100%完美的情况下很容易被感染的地方，它也会感觉很自在。它也可以从一个人传染给另一个人。

对于免疫系统较弱或患有囊性纤维化或慢性阻塞性肺病(COPD)等严重呼吸系统疾病的人来说，感染可能非常危险，有时甚至会危及生命。不幸的是，铜绿假单胞菌也因医院病菌而出名。

为什么许多抗生素对这种细菌无效?

铜绿假单胞菌可以选择性地将药物等异物排出细胞内部，是形成所谓生物膜的细菌之一。这些细菌被一种粘液层包围着，这种粘液层为它们提供了一定程度的保护——例如抵抗抗生素。

这使得铜绿假单胞菌对大量抗生素具有天然抗性，因此难以对抗。开发可以抑制或消除病原体影响力的有效病理阻断剂在这里确实是一个福音。

关闭由病原体产生的组织损伤代谢产物绿脓素将是有益的。您研究中研究的蛋白质在其中起什么作用?

绿脓素只有在读取其生产所需的基因后才会产生。这个阅读过程是由不同蛋白质的相互作用控制的。其核心是一种简称为RhlR的蛋白质。一段时间以来，人们就知道RhlR仅在信号分子C4-HSL同意并与RhlR结合时才开始读取基因。但直到现在，人们还没有正确理解其他蛋白质是否以及最重要的是如何参与这种信号级联反应。

但你已经在你的视线中有一个嫌疑犯。

没错——即使是长期的嫌疑人!大约20年前，我和我的团队开始研究一种名为PqsE的蛋白质，人们认为它与绿脓素的产生有关。那时，我们能够阐明它的晶体结构等。

然后，大约五年前，我们在实验室研究中获得了第一个证据，表明本质上相当不稳定的蛋白质RhlR通过与PqsE结合而得到稳定。从那时起，我就很明显PqsE也可能直接参与了绿脓素基因的激活——但我还不能证明这一点。

现在你成功了，正如你最近在NatureCommunications上的研究显示的那样。

是的，终于。通过最近才开发的高度复杂的计算机辅助方法的帮助。这在过去是不可能的。我们使用以色列的软件在计算机上设计了一种人工RhlR蛋白，这种蛋白本身应该是稳定的，并且仍然保留其在基因读取方面的全部功能。然后我们得到了DNA蓝图，由一家公司生产，随后在我们的实验室中检查了人造蛋白质。

在我们的研究中，我们测试了即使在没有PqsE的情况下，稳定的合成RhlR是否能够启动基因读取以产生绿脓素。你瞧：确实如此。另一方面，在比较实验中，在没有PqsE的情况下，天然RhlR无法读取基因，因此不会产生绿脓素。因此，我们能够证明读取过程需要稳定的RhlR，而PqsE蛋白通过与RhlR结合形成复合物对此负责。

然而，PqsE之前曾带领您和您的国际研究同事走上花园小径

是的，这是正确的。根据其作为酶的特性，PqsE被归入所谓的硫酯酶组，这些酶是加速(生物)化学过程的蛋白质。因此，推测其作为酶的活性也会以某种方式对绿脓素产生影响。但是PqsE对RhlR施加的稳定作用与其作为酶的活性完全无关。PqsE实际上已经带领我们走了很长一段时间的花园小径。但幸运的是，我们现在能够正式报告其作为RhlR稳定剂的兼职——甚至可能在未来阻止它。

你从这里去哪里-铜绿假单胞菌的蛋白质会继续让你忙吗?

确实。他们已经二十年没有放过我了，我想未来还会有很多年——现在真的很令人兴奋。借助蛋白质晶体学等现代方法，我们能够在我们的研究中以3D形式可视化RhlR-PqsE蛋白质复合物。这是与我们在HZI的同事一起寻找特异性干扰这种相互作用并可用作病理阻滞剂的活性物质的良好基础。

我们已经在进行筛选程序，并希望我们未来的研究将继续有助于确定可成功应用于假单胞菌感染的新型治疗方法。