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约翰霍普金斯大学医学院的研究人员在研究淡水湖和土壤中的细菌时说，他们已经确定了一种蛋白质在维持细菌形状方面的重要作用，他们称之为“令人惊讶”的发现。
约翰霍普金斯大学医学院的研究人员在研究淡水湖和土壤中的细菌时说，他们已经确定了一种蛋白质在维持细菌形状方面的重要作用，他们称之为“令人惊讶”的发现。因为细菌细胞的“包膜”或外壳的完整性是其生存的关键，这一发现可能会推动寻找新的更好的抗生素。
8月15日发表在《mBio》杂志上的这项研究表明，在一种被广泛研究的名为新月形茎状杆菌的细菌中，一种名为OpgH的蛋白质的缺失会产生一系列活动，破坏保护细菌的泡状细胞包膜，导致细胞死亡。OpgH是一种酶，可以产生含有葡萄糖的分子，即渗透调节的质周葡聚糖(OPGs)，它填满了保护性细胞包膜之间的凝胶状空间。
“在我们的实验中，当我们去除茎状杆菌中的OpgH蛋白时，它会停止OPG糖分子的产生，细菌就无法存活。”Erin Goley博士说。
虽然一般认为新月茎杆菌本身不会引起疾病，但在革兰氏阴性细菌中大量发现的OPGs;细菌在一个封闭的壳状膜-;在抗生素耐药性和疾病结果中发挥作用。
因此，更好地了解糖分子在革兰氏阴性细菌(包括Caulobacter)中的作用，被视为有助于开发针对具有OPGs的致病细菌(包括布鲁氏菌、假单胞菌、沙门氏菌和大肠杆菌)的新药的一种方式。
Goley指出，如果制造或修饰这些糖分子的蛋白质对细菌生存至关重要，那么它们本身可能是抗生素的良好药物靶点。她说，或者，在不需要OPG的生物体中，针对OPG途径的某些部分的药物可能会使细胞对现有的抗生素敏感。
在这项研究中，科学家们使用了一种称为诱导启动子的分子工具，降低了茎状杆菌中OpgH蛋白的存在，观察其对细菌细胞形状的影响，以及OpgH蛋白的缺失如何影响被称为CenKR的信号通路，CenKR识别和修复细胞包膜中的问题。他们还操纵细胞产生过多的蛋白质CenR，从而过度激活负责调节细胞包膜形状的CenKR途径。
在上调或下调OpgH或CenR蛋白后，科学家们将细菌细胞放在一个凝胶垫上，阻止它们移动。然后，研究人员使用专门的显微镜观察它们的形状和活动。
Goley说:“我们发现，当我们降低OpgH蛋白的含量，停止糖OPG分子的产生，或者过度激活维持细胞包膜的CenKR信号通路时，它们就会变得畸形。”
她说:“然后我们还研究了一些帮助细胞生长和保持细胞形状的分子角色的位置。”“分子参与者不在正确的位置，这表明OpgH和CenR对于维持细胞的形状是不可或缺的。”
Goley说，一旦细胞外壳失去形状，所有的细菌最终都会破裂并死亡。
Goley说:“我们建立了一个模型来研究消耗OPGs或激活信号通路如何影响细胞形状和生长。”
虽然表征糖分子在茎状杆菌细胞结构中的作用是重要的第一步，但Goley警告说，“要全面了解它们如何在革兰氏阴性细菌中发挥作用，还需要一些时间。”
在茎状杆菌中，糖分子类似于封闭的环，而在大肠杆菌中，它们看起来像树，树枝从链状结构中伸出来。她说，了解它们的形状和与分子相关的所有装饰可以帮助研究人员描述细胞包膜的特征。
“在下一阶段的研究中，我们希望研究所有制造、修饰和分解这些分子的酶。这样我们就可以全面了解它们的新陈代谢以及它们是如何维持细胞包膜的，”Goley说。“一旦我们发现了这些酶的功能，那就太棒了，因为这些都是药物可以靶向的东西。”
为这项研究做出贡献的其他科学家包括共同第一作者艾莉森·戴奇和埃里卡·史密斯，他们都是约翰·霍普金斯医学院戈利实验室的博士毕业生，现在分别在美国卫生与人类服务部和国家卫生研究院的生物医学高级研究与开发局工作。
本研究由国家普通医学科学研究所提供资金(R35GM136221, T32GM007445)。
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