細菌如何防御等離子體

血漿用于治療對抗生素耐藥的病原體的傷口。然而，細菌可以自我保護。它們利用熱休克蛋白來保護它們。

德國波鴻魯爾大學(xué)應(yīng)用??微生物學(xué)系主任JuliaBandow教授和TimDirks博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組表明，過量產(chǎn)生熱休克蛋白Hsp33的細菌比其他細菌更能有效地承受等離子體處理。研究人員還證明了血漿中的哪些成分會激活熱休克蛋白。該團隊在《皇家學(xué)會界面雜志》上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。

三分鐘后所有細菌都滅活

當(dāng)用血漿處理時，蛋白質(zhì)會展開，失去其自然功能并可能聚集在一起。它們的聚集對細胞有毒，并可能導(dǎo)致細胞失活。大小為33kDa(千道爾頓)的細菌熱休克蛋白(稱為Hsp33)通過結(jié)合未折疊蛋白來防止結(jié)塊。

為了查明過量的Hsp33是否會保護細胞免受血漿侵害，研究人員用Cinogy血漿源處理過量產(chǎn)生該蛋白質(zhì)的菌株，該血漿源已用于皮膚病學(xué)。經(jīng)過大約一分鐘的短暫處理后，這些菌株的存活率明顯優(yōu)于野生型細菌。TimDirks指出：“經(jīng)過三分鐘的處理后，過量產(chǎn)生Hsp33的細胞也被滅活。”

激活熱休克蛋白的物種

研究人員通過用血漿源處理純化的熱休克蛋白，證明Hsp33可以被血漿激活。“這種激活與蛋白質(zhì)的氧化和解折疊有關(guān)，并且實際上是可逆的，”蒂姆·德克斯解釋說。“然而，我們還表明，一小時的較長等離子體處理時間可以完全降解Hsp33。”此外，該蛋白質(zhì)結(jié)合鋅原子的能力受到等離子體的不利影響。該鋅原子增強了非活性狀態(tài)下蛋白質(zhì)的天然三維結(jié)構(gòu)。

由于之前不知道哪些等離子體產(chǎn)生的物種可以激活Hsp33，因此研究人員創(chuàng)造了已知由等離子體產(chǎn)生的各種應(yīng)激源，并用它們一一處理Hsp33。

“這表明Hsp33被超氧化物、單氧和原子氧激活，但不與羥基自由基和過氧亞硝酸鹽發(fā)生反應(yīng)，”TimDirks說。

這表明了這些物種與細菌細胞的相互作用。例如，超氧化物是體內(nèi)氧化應(yīng)激(例如巨噬細胞中的免疫系統(tǒng))首先產(chǎn)生的物質(zhì)之一。因此，Hsp33對早期產(chǎn)生的這些物種之一的快速反應(yīng)將有利于細菌快速保護免受氧化應(yīng)激。

研究小組總結(jié)道：“超氧化物似乎充當(dāng)細菌的信號分子，發(fā)出進一步氧化應(yīng)激的信號。”

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