墻上的一塊新磚發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌細(xì)胞壁的中間體

瑞典烏默大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，肽聚糖回收途徑中意外中間體的積累可以調(diào)節(jié)細(xì)胞壁的合成和結(jié)構(gòu)。

大多數(shù)細(xì)菌被保護(hù)性的細(xì)胞壁所保護(hù)，細(xì)胞壁由被稱為肽聚糖的強(qiáng)而有彈性的聚合物組成。肽聚糖對(duì)細(xì)菌至關(guān)重要，因此在抗生素的開發(fā)中備受關(guān)注。將細(xì)菌細(xì)胞壁的新弱點(diǎn)確定為抗生素靶點(diǎn)是國(guó)際上對(duì)抗病原菌的最高優(yōu)先事項(xiàng)。

隨著細(xì)菌的生長(zhǎng)，肽聚糖也需要生長(zhǎng)。為了插入新的亞單位，一些酶必須打開肽聚糖網(wǎng)絡(luò)，結(jié)果，被稱為多肽的片段被釋放到細(xì)胞外環(huán)境中。在感染過程中，宿主可以將這些肽檢測(cè)為“危險(xiǎn)”信號(hào)，從而誘發(fā)高免疫反應(yīng)。因此，為了在宿主體內(nèi)生存，許多細(xì)菌設(shè)計(jì)了一種機(jī)制來再次內(nèi)化這些肽聚糖片段，這被稱為肽聚糖再循環(huán)。然而，盡管它在使細(xì)菌遠(yuǎn)離宿主雷達(dá)方面的價(jià)值是毋庸置疑的，但肽聚糖的恢復(fù)并不僅僅發(fā)生在感染過程中，因此這一過程的真正生物學(xué)意義對(duì)微生物學(xué)家來說仍然是個(gè)謎。

瑞典分子感染醫(yī)學(xué)(MIMS)的Felipe Cava以霍亂弧菌為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，研究肽聚糖回收途徑背后的遺傳學(xué)和生理學(xué)。這項(xiàng)研究是與tobiasdrr(美國(guó)康奈爾大學(xué))和Matthew K. Waldor(美國(guó)哈佛醫(yī)學(xué)院)合作進(jìn)行的，研究結(jié)果發(fā)表在4月28日的《細(xì)胞報(bào)告》雜志上。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，肽聚糖的回收和合成之間存在未被發(fā)現(xiàn)的聯(lián)系，以促進(jìn)最佳的細(xì)胞壁組裝和組成。

肽聚糖的循環(huán)途徑在細(xì)菌中被廣泛保存，但這一過程似乎沒有必要，其對(duì)細(xì)菌的生物學(xué)重要性也沒有得到很好的理解。

“我們的實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)，肽聚糖回收途徑中意外中間體的積累可以調(diào)節(jié)細(xì)胞壁的合成和結(jié)構(gòu)；因此，我們的工作為肽聚糖回收和從頭生物合成途徑之間的交叉提供了新的見解，研究負(fù)責(zé)人費(fèi)利佩卡瓦解釋說。

肽聚糖的回收是通過一系列酶促步驟完成的，在這些步驟中，重新內(nèi)化的多肽被分解成更小的片段。這一過程的關(guān)鍵步驟是通過L，D-羧肽酶，可以去除多肽的末端D-氨基酸。Cava實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)，這些酶代表肽聚糖回收和肽聚糖合成之間的“控制檢查點(diǎn)”。

“幾年前，我們實(shí)驗(yàn)室和其他同事發(fā)現(xiàn)，霍亂弧菌可以產(chǎn)生一組不尋常的氨基酸(稱為“非經(jīng)典D-氨基酸”)，比如D-蛋氨酸。在這項(xiàng)研究中，我們發(fā)現(xiàn)用這些非經(jīng)典的D-氨基酸修飾的多肽被LD-羧肽酶回收效果不佳，誘導(dǎo)了中間體的積累，從而對(duì)細(xì)胞壁的合成和結(jié)構(gòu)起到了不可預(yù)測(cè)的調(diào)節(jié)作用?！?

除了調(diào)節(jié)細(xì)胞壁合成和結(jié)構(gòu)的作用外，已知胞外肽聚糖片段是先天免疫、器官發(fā)育和行為的重要信號(hào)。

“雖然大多數(shù)肽聚糖片段可以回收，但細(xì)菌可以在一定條件下將其釋放到環(huán)境中。重要的是要考慮用非經(jīng)典D-氨基酸修飾的肽聚糖片段是否在不同的國(guó)際信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中傳遞獨(dú)特的信息。會(huì)分解成常規(guī)化學(xué)成分的碎片。”研究負(fù)責(zé)人費(fèi)利佩卡瓦解釋說。

“此外，在微生物生態(tài)學(xué)中，我們的發(fā)現(xiàn)表明，修飾多肽釋放到環(huán)境中可以介導(dǎo)種間肽聚糖的交叉調(diào)節(jié)。這一規(guī)定能否促進(jìn)合作或競(jìng)爭(zhēng)行為，是未來需要研究的結(jié)論?！辟M(fèi)利佩卡瓦。

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