2017-10-27Science期刊精华 细菌触觉疟原创伤弧抑肌动

邓文龙

2017年10月27日Science期刊精华

2017-10-28 23:03



图片来自Science期刊。

2017年10月28日/生物谷BIOON/---本周又有一期新的Science期刊（2017年10月20日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。

1、2.两篇Science揭示细菌的触觉反应
doi:10.1126/science.aan5706; doi:10.1126/science.aan5353; doi:10.1126/science.aaq0143
定殖毒力

在第一项研究中，美国印第安纳大学生物学教授Yves Brun及其团队发现了细菌感知表面接触和附着到这种表面上的方式。他们也发现一种欺骗细菌让它们误认为感知到表面接触的方法。这种表面接触会触发菌膜形成。相关研究结果发表在2017年10月26日的Science期刊上，论文标题为“Obstruction of pilus retraction stimulates bacterial surface sensing”。

他们证实细菌利用一种超细的被称作菌毛（pili）的发状附属物动态地收缩，从而感知到表面接触，并且附着到这种表面上，最终产生菌膜。菌毛是由上千种菌毛蛋白（pilin）组成的，而且是从细菌细胞中延伸出来的。在感知到表面接触后，这些菌毛停止移动，随后细菌开始产生一种粘性极强的物质，或者说“生物粘附剂（bioadhesive）”，从而促进它们粘附到表面上和菌膜形成。

为了观察菌毛移动，Brun团队将一种主要的菌毛蛋白中的一种天然的氨基酸替换为另一种被称作半胱氨酸的氨基酸。马来酰亚胺分子携带着荧光染料BODIPY或AF488（马来酰亚胺-荧光染料偶联物），结合到这种半胱氨酸上，从而对这种菌毛蛋白进行荧光标记，这样就能够揭示出这些菌毛的移动。更重要的是，这种荧光标记并不会影响这些菌毛的整体行为。他们也利用PEG-马来酰亚胺偶联物附着到菌毛上从而在物理上阻断它们移动。

在第二项研究中，来自瑞士巴塞尔大学生物中心的Urs Jenal教授及其团队发现细菌不仅对化学信号作出反应，而且也具有触觉。他们展示了细菌如何识别表面，并在几秒钟内对这种机械刺激作出反应。这种机制也被病原菌用来在它们的宿主细胞中定植，并且攻击这些细胞。相关研究发表在2017年10月26日的Science期刊上，论文标题为“Second messenger–mediated tactile response by a bacterial rotary motor”。

游动的新月柄杆菌在它们的胞外被膜（cell envelope）上具有一种旋转马达，即鞭毛。鞭毛是这种胞外被膜的一种长长的突出物。鞭毛的旋转使得细菌能够在液体中移动。令这些研究人员感到大为吃惊的是，这种旋转马达也作为一种机械传感器加以使用。马达旋转是由质子通过离子通道流进细胞中驱动的。当游动的细菌细胞接触到表面上时，这种马达会受到干扰，因而这种质子流受到破坏。

这些研究人员认为正是这种触觉信号触发这种反应：细菌细胞利用与这种旋转马达结合的双鸟苷酸环化酶DgcB促进第二个信使分子（即环鸟苷二磷酸）合成，这接着又促进几秒钟内将细菌牢牢地固定在表面上的多糖粘附素（adhesin）产生。Jenal说，“作为一个令人印象深刻的例子，它解释了当接触到表面时，细菌如何快速地和特异性地改变它们的行为。”
http://news.bioon.com/article/6712205.html

3、4.两篇Science揭示抵抗疟疾新武器---发现阻断疟原虫的新靶标  2蛋白酶
doi:10.1126/science.aaf8675; doi:10.1126/science.aan1478; doi:10.1126/science.aaq0002
疟原虫是一种专性细胞内寄生虫，这意味着它的存活和传播特别依赖于它在宿主细胞中进进出出的能力  天冬氨酸蛋白酶（aspartic proteases）酶中的两种对这种疟原虫入侵宿主细胞和从被感染的宿主细胞中迁出是至关重要的  2蛋白酶

如今，在一项新的研究中，来自瑞士日内瓦大学（UNIGE）和伯尔尼大学（UNIBE）的研究人员鉴定出两种对恶性疟原虫的存活和传播至关重要的蛋白酶以及一种能够抑制它们的分子，从而为抵抗疟疾带来了新的希望。他们的发现可能会导致人们开发出不仅阻断这种疟原虫在人体中的发育而且也阻断人-蚊子传播和蚊子-人传播的药物。这些开创性的结果发表在2017年10月27日的两篇Science期刊论文中。

在UNIGE医学院微生物学家Dominique Soldati-Favre教授的领导下，这些研究人员发现新的治疗介入靶标。她解释道，“疟原虫是一种专性细胞内寄生虫，这意味着它的存活和传播特别依赖于它在宿主细胞中进进出出的能力。通过仔细地研究天冬氨酸蛋白酶（aspartic proteases），我们发现这些酶中的两种对这种疟原虫入侵宿主细胞和从被感染的宿主细胞中迁出是至关重要的。”

蛋白酶发挥着分子剪刀的作用，并且作为一种控制蛋白激活的方式切割它们。这两种鉴定出的蛋白酶（即plasmepsin IX和plasmepsin X）中的一种是参与疟原虫在被感染宿主细胞的质膜上穿孔和迁出的因子成熟所不可或缺的。第二种蛋白酶作用于入侵宿主细胞所必需的粘附素（adhesins）上。因此，这两种蛋白酶是疟原虫存活和扩散的关键组分。

几年前，人们已针对其他的降解血红蛋白的天冬氨酸蛋白酶的抑制剂开展了多项研究，但是这些抑制剂因具有有限的治疗潜力而被抛弃。如今，它们确实是非常令人关注的：“我们基于我们的发现重新研究了它们，”UNIGE医学院的Mathieu Brochet教授报道，“它们中的一种抑制剂经证实特别有效地阻断我们鉴定出的这两种蛋白酶。”此外，Dominique Soldati-Favre揭示出“我们并没有筛选出对这种抑制剂产生抵抗力的疟原虫，这意味着我们可能会解决在抵抗疟疾中面临的最大挑战之一。确实，鉴于这种抑制剂阻断这两种蛋白酶而不是仅阻断其中的一种，同时产生抵抗力的可能性在统计学上是极低的。”这种抑制剂是基于羟乙基胺的化合物49c。
http://news.bioon.com/article/6712196.html

5.Science：开发出抵抗流感病毒的广谱抑制剂
doi:10.1126/science.aan0516; doi:10.1126/science.aap9608
人工肽分子

在一项新的研究中，来自美国斯克里普斯研究所（TSRI）和比利时杨森研发公司（Janssen Research & Development）的研究人员设计出能够中和一系列流感病毒毒株的人工肽分子。这些设计的肽分子有潜力被开发为靶向流感病毒的药物。相关研究结果于2017年9月28日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Potent peptidic fusion inhibitors of influenza virus”。论文通信作者为TSRI结构生物学教授Ian Wilson和杨森研发公司的Maria J. P. van Dongen。

这些开发出的肽分子阻断大多数传播的第1组甲流病毒（group 1 influenza A virus）的传染性，包括H5N1，即在亚洲已导致上百人感染和死亡的一种禽流感病毒毒株；在2009～2010年导致全球流行病的H1N1猪流感病毒毒株。

这些研究人员设计了这些肽分子来模拟两种近期发现的“超级抗体（super-antibodies）”的病毒结合区域。已知这两种超级抗体能够中和几乎所有的甲流病毒毒株。抗体是一种大分子蛋白，它的生产成本很高，因此通过注射或灌注加以给送。然而，“这项研究开发的这些肽分子有潜力在未来成为作为丸剂加以给送的药物”。
http://news.bioon.com/article/6711292.html

6.Science：浙大朱永群团队揭示病原菌攻击宿主细胞的新机制
doi:10.1126/science.aam8659
创伤弧菌 海洋弧菌 2R毒素  抑肌动蛋抑制了巨噬细胞免疫吞噬作用、细胞迁移和抗菌氧自由基的产生 抑巨噬吞噬迁移和抗菌氧自由基的产生

创伤弧菌是一类让人类谈“菌”色变的病原细菌，俗称“吃人肉细菌”。处理海鲜时如不小心扎了手，创伤弧菌就有可能趁虚而入，迅速引发败血症、组织坏死等，致死率极高。浙江大学生命科学研究院教授朱永群团队近日发现这类病原菌的一项“攻术”：它分泌的毒素会“放冷枪”，定向“冻”住宿主细胞的信号通路，让细胞动弹不得，甚至“散架”。相关论文Nε-Fatty Acylation of Rho GTPases by a MARTX Toxin Effector在10月27日上线的Science(《科学》)杂志发表，该项研究推动了人们对于病原菌致病分子机制的深入理解，将有助于研发针对创伤弧菌和霍乱弧菌等致病菌的新型抗菌药物。

故事的主角是两位“R先生”，一位叫RID，一位叫Rac1。RID是MARTX毒素的效应因子，Rac1是宿主细胞的关键信号分子。

朱永群团队的研究指出，RID在细胞里实施的坏事就是锁定并“冻住”Rac1。Rac1平时循环于细胞膜和细胞质之间，作为一种关键信号分子，参与肌动蛋白细胞骨架的信号调节。就像人类有了骨骼才能运动，肌动蛋白细胞骨架不但支撑出细胞的形状，并为其实现迁移、变形等功能提供了基础。此外，Rac1还参与细胞产生抗菌氧自由基的过程。

在感染实验中，朱永群团队清晰地证实了：RID有效地抑制了由Rac1调节的巨噬细胞免疫吞噬作用、细胞迁移和抗菌氧自由基的产生。这是创伤弧菌和霍乱弧菌等抵抗宿主免疫防御的一个重要“杀手锏”。（生物谷 Bioon.com）
http://www.zju.edu.cn/2017/1027/c578a688349/page.htm

http://news.bioon.com/article/6712206.html



餓壞掉了的創傷弧菌 ：
2014/02/25 |來自台灣專欄 泛科学 泛科授權|標籤：創傷弧菌多樣性演化細菌飢餓
「饑餓提高多樣性」 基因突變  危機永遠是轉機  

http://pansci.asia/archives/56934



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