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PNAS：细菌是如何通过交流引起感染的

时间：2022-07-26 10:18:41 来源：网络整理

俄勒冈州立大学的科学家们已经发现了一种蛋白质，这种蛋白质可以防止细菌细胞被自己传递的信息误导，从而让它等待来自群体的集体交流。

这项研究很重要，因为了解这种被称为群体感应的信号类型和细菌病原体的组成部分，打开了潜在的新药物的大门，可以破坏它，阻止感染。

研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上。

俄勒冈州立大学科学和农业科学学院微生物学系教授马丁·舒斯特和博士生帕克·史密斯研究了铜绿假单胞菌的群体感应，这是一种革兰氏阴性细菌，表现出多种社会行为。

科学家们说，铜绿假单胞菌是医院病人和免疫系统弱的人肺部和伤口感染的常见原因，是群体感应研究的一个模型生物，它有一个很好理解的信号回路。

“有时候单细胞生物需要和其他细胞一起工作，”舒斯特尔说。“细菌和其他单细胞微生物可以通过群体感应协调行为并作为一个群体行动，在这个群体中，细胞产生并感知一个在群体中共享的小化学信号。”

史密斯说，当信号从细胞中释放出来，并在环境中达到足够高的浓度时，就形成了一个群体——特定的基因同时被激活，特定的群体行为被启动。

这是一种数量上的力量的方法，允许细菌联合起来做它们自己不能做的事情，比如在动物和植物中引起感染，获取某些营养物质，并与其他微生物竞争。

史密斯说:“细菌感染通常涉及毒素，当所有细菌细胞同时产生毒素时，毒素只会对宿主造成高水平的伤害。”

研究人员说，关于群体感应，一个尚未解决的主要问题是，为什么在单个细胞内产生的信号在释放之前，同一个细胞没有感知到，从而刺激细胞过早地单独行动。

“本质上，是什么阻止了信号‘短路’的发生?”舒斯特尔说。“我们的研究解决了这个问题，这是我们理解群体感应的基础。”

史密斯和舒斯特了解到，一组被称为抗激活剂的蛋白质对防止短路至关重要。这些蛋白质作为群体感应“调谐器”，使细胞对群体信号不那么敏感。

研究人员开发了缺乏两种不同类型的抗激活蛋白的菌株，然后观察单个细胞的群体感应行为。

“我们发现，在没有抗激活剂的情况下，铜绿假单胞菌群体中的一小部分细胞会进行‘自我对话’，”史密斯说。“在这些细胞中，信号短路在任何时候都激活了群体感应依赖行为，无论细胞密度如何，也不与其他细胞进行任何交流。我们的研究显示了细菌是如何抑制群体感应的，从而在群体中实现真正的交流。”

舒斯特尔说，这些发现除了有助于寻找能够抑制细菌病原体群体感应的新抗生素外，还为合成生物学领域中具有新特性的细胞工程提供了有用的背景知识。

文章标题Antiactivators prevent self-sensing in pseudomonas aeruginosa quorum sensing

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