PNAS:細(xì)菌入侵細(xì)胞的新策略
日期:2014-08-22 09:22:49
綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa)或稱銅綠色假單胞菌,是一種致病力較低但抗藥性強(qiáng)的桿菌。廣泛存在于自然界,是傷口感染較常見的一種細(xì)菌。能引起化膿性病變。感染后因膿汁和滲出液等病料呈綠色,故名。綠膿桿菌(P.aeruginosa)屬假單胞菌屬(pseudomonas),廣泛分布于自然界及正常人皮膚、腸道和呼吸道,是臨床上較常見的條件致病菌之一。
最近有研究發(fā)現(xiàn),綠膿桿菌會(huì)將自己包進(jìn)人類細(xì)胞膜中。德國(guó)佛萊堡大學(xué)BIOSS生物信號(hào)研究中心生物研究所II的Thorsten Eierhoff博士和Winfried Römer教授帶領(lǐng)的一個(gè)研究小組,發(fā)現(xiàn)了一種新的細(xì)菌入侵機(jī)制——綠膿桿菌利用細(xì)胞膜中的脂質(zhì),使其本身進(jìn)入宿主細(xì)胞。
細(xì)菌表面的LecA蛋白,可結(jié)合特殊脂質(zhì)分子(所謂的Gb脂質(zhì),存在于人類細(xì)胞的外膜)上的糖類。當(dāng)細(xì)菌??康揭粋€(gè)細(xì)胞上時(shí),細(xì)菌的LecA分子和宿主細(xì)胞膜的Gb3脂質(zhì)會(huì)互鎖——就像一個(gè)拉鏈。以這種方式,細(xì)胞一步一步地將其自己包裹在細(xì)菌周圍,并將其運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞內(nèi)部。Römer和Eierhoff在合成細(xì)胞膜以及人類肺細(xì)胞培養(yǎng)物中發(fā)現(xiàn)了這種新機(jī)制的證據(jù)。他們將相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2014年8月18日的《PNAS》雜志。
綠膿桿菌在免疫系統(tǒng)較弱的人當(dāng)中,可以引起嚴(yán)重的皮膚和肺部炎癥,特別是那些患有遺傳性疾病囊胞性纖維癥的人。當(dāng)細(xì)菌進(jìn)入人體細(xì)胞后,Gb3脂質(zhì)結(jié)合LecA蛋白并使細(xì)胞膜彎曲。荷蘭瓦格寧根大學(xué)的Christian Fleck教授通過計(jì)算得出,這種結(jié)合足以將細(xì)菌包裹起來。他是這項(xiàng)研究的參與者。
之前,研究人員只熟悉細(xì)菌侵染的方法,包括操控宿主細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)。這項(xiàng)信號(hào)可控制肌動(dòng)蛋白纖維——細(xì)胞的肌肉:這些纖維可使來自內(nèi)部的細(xì)胞被膜彎曲,并形成膜泡,細(xì)菌被吸收進(jìn)其中。
為了證明沒有肌動(dòng)蛋白該過程一樣能運(yùn)行,研究人員觀察了假單胞菌(Pseudomonas bacteria)對(duì)合成膜泡的影響。膜泡既不包含肌動(dòng)蛋白,也不包含其他細(xì)胞組分,只有脂質(zhì)Gb3。當(dāng)離體膜??康奖砻嫔蠒r(shí),就在細(xì)菌周圍折疊和關(guān)閉。然而,只有當(dāng)細(xì)菌產(chǎn)生LecA蛋白時(shí),才會(huì)發(fā)生這個(gè)包裝過程。Eierhoff稱:“實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,假單胞菌使用這種脂質(zhì)拉鏈,使其自身進(jìn)入細(xì)胞,而無需操控肌動(dòng)蛋白。”
研究人員證明,LecA和Gb3對(duì)于細(xì)菌到人類肺細(xì)胞的入侵也非常重要:當(dāng)這一對(duì)分子消失時(shí),透過細(xì)胞的細(xì)菌數(shù)量減少了70%。這些研究結(jié)果使Römer的研究小組能夠發(fā)現(xiàn)一種潛在的藥物,來對(duì)抗綠膿桿菌。