作者:王晨绯 来源:中国科学报 发布时间:2017/4/10 9:57:33
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植物病原细菌的“智商”研究获进展

 

本报讯 细菌常常被认为是一类“低等”的单细胞生物,生存方式简单。然而,现代微生物学研究改变了这一看法,发现细菌具有许多和高等生物类似的特性。例如,在信号认知这个事关生命生存与死亡的关键问题上,细菌不仅能感知环境刺激,而且不同细菌个体之间能利用化合物作为分子“语言”进行细胞间通讯(即群体感应),感知同种生物的存在及种群大小,从而在寄主感染、自由生存和逆境适应过程中相互交流,协作行动,表现出明显的群体性和社会性。

已知细菌的分子“语言”中,有一类被称为“扩散调控因子(DSF)”的化合物是多种动、植物病原细菌进行细胞间通讯的信号物质。科学家们用了近30年时间,解析证明DSF是一种12碳的脂肪酸;此后,研究者鉴定出了许多DSF家族的脂肪酸,发现它们不但是细菌个体间通讯的信号化合物,而且也是细菌与真菌、细菌与植物之间进行跨界信号交流的信号物质。虽然后续研究发现了一些能够结合DSF分子的蛋白质(如RpfR和RpfS),但由于它们都是细胞质蛋白,不太像是位于细胞表面感应细胞外DSF的受体。而对于早就被研究者推测感应细胞外DSF信号的RpfC来说,由于这个受体结构复杂,是一个含有5个跨膜区的组氨酸激酶,在开展酶学分析和膜蛋白-脂肪酸相互作用研究时技术难度较大,因此一直缺乏直接证据来证明RpfC的确就是细菌感知DSF的受体。

中国科学院微生物研究所钱韦研究组从事植物病原细菌感知信号的研究,致力于分析细菌双组分信号转导系统(即细菌的“智商”)如何识别寄主植物与环境信号。最近,他们成功地将全长RpfC组氨酸激酶受体组装到脂质双分子层或纳米盘中,获得了具有酶学活性的蛋白脂质体,为从生物化学水平研究RpfC提供了分析平台。基于该平台,他们证明DSF分子直接结合在RpfC信号感应区一段长22个氨基酸的区域上,激活RpfC蛋白的激酶活性。特别有趣的是,他们发现在细菌种群密度低时,RpfC的近膜区抑制自身的激酶活性,但在细菌种群密度较高时,DSF刺激解除了该抑制,从而激活群体感应信号通路,调控细菌致病因子的表达和生物被膜的形成。因此,该研究从酶学和生物化学角度提出了有力的证据,不但证明RpfC确实是DSF信号分子的膜受体,解决了细菌细胞间通讯研究中的一个难题,而且建立了膜受体-脂肪酸相互作用生化分析平台,为深入研究DSF家族信号分子在细胞间通讯中的调控功能,发展能够阻断细菌群体感应过程的新型抗菌化合物打开了突破口。(王晨绯)

《中国科学报》 (2017-04-10 第5版 创新周刊)
 
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