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植物病原細菌的“智商”研究獲進展

2017-4-10  閱讀(472)

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科研試劑供應(yīng)商-齊一生物

細菌常常被認為是一類“低等”的單細胞生物,生存方式簡單。然而,現(xiàn)代微生物學(xué)研究改變了這一看法,發(fā)現(xiàn)細菌具有許多和高等生物類似的特性。例如,在信號認知這個事關(guān)生命生存與死亡的關(guān)鍵問題上,細菌不僅能感知環(huán)境刺激,而且不同細菌個體之間能利用化合物作為分子“語言”進行細胞間通訊(即群體感應(yīng)),感知同種生物的存在及種群大小,從而在寄主感染、自由生存和逆境適應(yīng)過程中相互交流,協(xié)作行動,表現(xiàn)出明顯的群體性和社會性。

已知細菌的分子“語言”中,有一類被稱為“擴散調(diào)控因子(DSF)”的化合物是多種動、植物病原細菌進行細胞間通訊的信號物質(zhì)??茖W(xué)家們用了近 30 年時間,解析證明 DSF 是一種 12 碳的脂肪酸;此后,研究者鑒定出了許多 DSF 家族的脂肪酸,發(fā)現(xiàn)它們不但是細菌個體間通訊的信號化合物,而且也是細菌與真菌、細菌與植物之間進行跨界信號交流的信號物質(zhì)。雖然后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)了一些能夠結(jié)合 DSF 分子的蛋白質(zhì)(如 RpfR 和 RpfS),但由于它們都是細胞質(zhì)蛋白,不太像是位于細胞表面感應(yīng)細胞外 DSF 的受體。而對于早就被研究者推測感應(yīng)細胞外 DSF 信號的 RpfC 來說,由于這個受體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,是一個含有 5 個跨膜區(qū)的組氨酸激酶,在開展酶學(xué)分析和膜蛋白-脂肪酸相互作用研究時技術(shù)難度較大,因此一直缺乏直接證據(jù)來證明 RpfC 的確就是細菌感知 DSF 的受體。

中國科學(xué)院微生物研究所錢韋研究組從事植物病原細菌感知信號的研究,致力于分析細菌雙組分信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)(即細菌的“智商”)如何識別寄主植物與環(huán)境信號。zui近,他們成功地將全長 RpfC 組氨酸激酶受體組裝到脂質(zhì)雙分子層或納米盤中,獲得了具有酶學(xué)活性的蛋白脂質(zhì)體,為從生物化學(xué)水平研究 RpfC 提供了分析平臺?;谠撈脚_,他們證明 DSF 分子直接結(jié)合在 RpfC 信號感應(yīng)區(qū)一段長 22 個氨基酸的區(qū)域上,激活 RpfC 蛋白的激酶活性。特別有趣的是,他們發(fā)現(xiàn)在細菌種群密度低時,RpfC 的近膜區(qū)抑制自身的激酶活性,但在細菌種群密度較高時,DSF 刺激解除了該抑制,從而激活群體感應(yīng)信號通路,調(diào)控細菌致病因子的表達和生物被膜的形成。因此,該研究從酶學(xué)和生物化學(xué)角度提出了有力的證據(jù),不但證明 RpfC 確實是 DSF 信號分子的膜受體,解決了細菌細胞間通訊研究中的一個難題,而且建立了膜受體-脂肪酸相互作用生化分析平臺,為深入研究 DSF 家族信號分子在細胞間通訊中的調(diào)控功能,發(fā)展能夠阻斷細菌群體感應(yīng)過程的新型抗菌化合物打開了突破口。

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