4 月 17 日，《自然》杂志发表了伞状毒素颗粒的发现及其结构、组成和作用方式的相关信息。研究人员发现，被称为链丝菌的土壤细菌会分泌形似伞状的有毒蛋白质颗粒，以压制竞争对手，尤其是同类竞争对手。伞状毒素蛋白是这些细菌对其微小对手进行各种攻击的最新例证。在它们生活的拥挤而多样的细菌群落中，存在着抗微生物攻击、反击和防御的混战。
伞状抗菌毒素颗粒飘向细菌靶细胞并与之接触。这些毒素来自链霉菌，能有效抑制同属竞争物种的生长。资料来源：Angela Gao
抗生素与细菌战
具有讽刺意味的是，临床上使用的许多抗生素都直接来源于细菌在自然栖息地中用来对付对方的分子，或受到这些分子的启发。链丝菌用来对付竞争对手的化学武器是此类分子最丰富的来源之一。其中包括常见的广谱药物链霉素。
这些新发现的抗菌毒素的不同之处在于，与链丝菌的小分子抗生素不同，伞状毒素是由多种蛋白质组成的大型复合物。与小分子抗生素相比，它们针对细菌的特异性也更强。
《自然》论文的作者推测，伞状毒素的这些特性解释了为什么在对链丝菌产生的毒素进行长达 100 多年的研究中，这些毒素一直没有被发现。
生物信息学和低温电子显微镜揭示新观点
编码伞状毒素的基因最初是通过生物信息学搜索新的细菌毒素而发现的。在华盛顿大学医学院约瑟夫-穆格斯（Joseph Mougous）微生物实验室的赵琴琴领导的生化和遗传实验中，科学家们了解到这些毒素与其他蛋白质结合成一个大型复合体。
这些蛋白质复合物的冷冻电子显微镜由 Young Park 在华盛顿大学医学院生物化学教授、霍华德-休斯医学研究所研究员 David Veesler 的实验室中完成。这些研究表明，秦琴分离出的毒素复合物具有与在西雅图发现的毒素复合物相称的醒目外观。它们看起来像雨伞。
独特的结构和特异性
华大医学院微生物学教授、霍华德-休斯医学研究员穆格斯指出："这些微粒的形状非常奇特，在未来的工作中，了解它们不同寻常的形态如何帮助它们消灭目标细菌将是一件非常有趣的事情。"
随后，科学家们试图确定这些毒素的靶标，他们筛选了这些毒素对所有生物的影响，从真菌到 140 种不同的细菌，包括研究作者德文-科尔曼（Devin Coleman）在加州大学伯克利分校和美国农业部农业研究服务处的实验室中从高粱植物中提取的一些细菌。.
在这些潜在的对手中，这些毒素专门针对自己的同类：其他链丝菌。
"我们认为，这种精湛的特异性可能是由于组成伞辐条的蛋白质各不相同。"研究报告的作者、穆格斯实验室的资深科学家布鲁克-彼得森（S. Brook Peterson）评论说："这些蛋白质可能会吸附在竞争细菌表面的特定糖分上。"
通过分析数千个公开的细菌基因组，研究报告的作者、圣路易斯大学的张大鹏（Dapeng Zhang）和他的研究生谭英俊（Youngjun Tan）发现，许多其他种类的细菌也有制造伞状颗粒毒素的基因。有趣的是，这些物种都形成了枝状菌丝，这在细菌中是一种不常见的生长模式。
潜在的临床应用和更广泛的影响
除了伞状毒素颗粒的基础生物学方面还有许多问题有待解答外，穆格斯和他的同事们对其潜在的临床应用也很感兴趣。
他们怀疑导致肺结核和白喉的细菌可能对伞状毒素敏感。他们注意到这些细菌已经对传统抗生素产生了抗药性。科学家们认为，伞状毒素颗粒有可能制服这些严重的致病细菌，因此值得研究。
编译来源：ScitechDaily