科技日報(bào)記者 王春
近日，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院檢驗(yàn)科李敏課題組在國際知名學(xué)術(shù)期刊《外泌體雜志》上在線發(fā)表了人體共生菌囊泡與細(xì)菌競爭的最新研究成果，證實(shí)了囊泡在細(xì)菌分泌疏水性抗菌分子及活性發(fā)揮中的必要作用，囊泡不是細(xì)菌代謝的“垃圾”產(chǎn)物，而是必要的分泌手段。
最新成果刊發(fā)。采訪對象供圖
人體皮膚共生菌在維護(hù)宿主健康中發(fā)揮著重要的保護(hù)作用。分泌抗菌分子提高競爭活性是共生菌常用的手段之一。但對于疏水性抗菌分子如何在機(jī)體水性環(huán)境中運(yùn)輸從而殺傷靶細(xì)菌的機(jī)制仍然知之甚少。了解和借鑒這些天然機(jī)制對于挖掘和使用共生菌產(chǎn)生的抗菌分子具有重要的指導(dǎo)意義。
細(xì)菌囊泡是脂質(zhì)雙分子層的球體結(jié)構(gòu)，起初于革蘭陰性菌中發(fā)現(xiàn)，后來它們也在革蘭陽性菌中被報(bào)道，這是一個驚人的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)楦锾m陽性菌的細(xì)胞壁具有很厚的肽聚糖層。如今，人們認(rèn)為在細(xì)菌中，囊泡的產(chǎn)生是無處不在的。囊泡可以包裹核酸、毒素、酶、信號分子和耐藥因子等，在細(xì)菌的毒力、耐藥、信號傳導(dǎo)和生物膜形成等中發(fā)揮重要的作用。細(xì)菌分泌的親水性分子即使不依賴囊泡也可以發(fā)揮功能，但對于囊泡與疏水性分子的關(guān)系以及囊泡如何將其遞送給靶細(xì)菌的機(jī)制尚不清楚。
此項(xiàng)研究是李敏課題組繼前期發(fā)現(xiàn)并報(bào)道的人體共生菌分泌疏水性抗菌分子微球菌素（MP1）基礎(chǔ)上的深入研究。研究者發(fā)現(xiàn)在人體共生菌上清中，有活性的MP1并不是以游離單體的形式存在，進(jìn)一步分析了囊泡的分泌時相及不同時間點(diǎn)MP1的含量，驗(yàn)證了MP1含量和囊泡產(chǎn)量的強(qiáng)相關(guān)性。同時，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)人體共生菌囊泡的抗菌活性曲線和上清抗菌活性的曲線具有極高的匹配度。進(jìn)一步，李敏團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證了無論在體外還是體內(nèi)，只有囊泡包裹的MP1才具有極好的抗菌活性。
對于囊泡是如何介導(dǎo)MP1發(fā)揮活性的，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)囊泡可以極大地濃縮MP1并將其包裹入內(nèi)，游離的MP1分子也可以在分泌出胞外后被囊泡包裹。研究者進(jìn)一步提供了此前無法獲得的證據(jù)，即囊泡是通過膜融合的方式將MP1呈遞給靶細(xì)菌，進(jìn)而抑制靶細(xì)菌的蛋白合成。
此項(xiàng)研究證明了囊泡是細(xì)菌分泌的疏水性抗菌分子發(fā)揮活性的必要形式，不同于簡單地提高疏水性分子的水溶性，囊泡包裹的策略可以對該分子實(shí)現(xiàn)高度的濃縮、長途運(yùn)輸以及與靶細(xì)菌的膜融合。囊泡在細(xì)菌生理學(xué)中提供了一種必不可少的功能，而不僅僅是附屬功能。
該論文第一作者為上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院檢驗(yàn)科劉瑤博士，通訊作者為上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院檢驗(yàn)科李敏教授和美國國立衛(wèi)生研究院Michael Otto教授。
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