胃癌、Q熱、軍團(tuán)病、百日咳——雖然導(dǎo)致這些危險(xiǎn)疾病的傳染性細(xì)菌不同，但它們都使用相同的分子機(jī)制感染人類細(xì)胞。細(xì)菌利用這種被稱為第四型分泌系統(tǒng)(T4SS)的機(jī)器將有毒分子注射到細(xì)胞中，并傳播基因以抵抗針對(duì)其他細(xì)菌的抗生素?，F(xiàn)在，加州理工學(xué)院的研究人員從人類病原體嗜肺軍團(tuán)菌中揭示了T4SS的三維分子結(jié)構(gòu)，細(xì)節(jié)前所未有。這可能導(dǎo)致未來針對(duì)這些疾病的精確靶向抗生素的開發(fā)。
這項(xiàng)工作是在生物物理學(xué)和生物學(xué)教授格蘭特詹森的實(shí)驗(yàn)室以及霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所的研究人員與圣路易斯華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院(WUSTL)約瑟夫沃格爾實(shí)驗(yàn)室合作下完成的。4月22日，一篇描述這項(xiàng)研究的論文在線發(fā)表在《自然微生物學(xué)》雜志上。
細(xì)菌分泌系統(tǒng)有九種不同的類型，其中IV型最細(xì)膩，功能最豐富。T4SS可以將各種有毒分子——一次多達(dá)300個(gè)——從細(xì)菌轉(zhuǎn)移到它們的細(xì)胞受害者身上，劫持細(xì)胞功能并壓倒細(xì)胞防御。
2017年，加州理工學(xué)院博士后Debnath Ghosal和他的合作者使用了一種叫做電子冷凍斷層掃描的技術(shù)，首次揭示了軍團(tuán)菌中T4SS的整體低分辨率結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以導(dǎo)致軍團(tuán)病，一種嚴(yán)重且通常致命的疾病。
戈薩爾和WUSTL的Kwangcheol Jeong和他的同事現(xiàn)在已經(jīng)制作了這種動(dòng)態(tài)多部件機(jī)器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)模型。該團(tuán)隊(duì)還精確擾亂了細(xì)菌的基因，以研究T4SS的突變版本，揭示了這個(gè)復(fù)雜的機(jī)器是如何組織和組裝的。
該模型表明，分泌系統(tǒng)由獨(dú)特的腔室和長(zhǎng)通道組成，如腔室和桶。T4SS的這些和其他成分的特征可以開發(fā)出精確靶向的抗生素。
目前，抗生素被廣泛用于殺死全身的細(xì)菌，包括生活在腸道中的有益微生物。未來，抗生素可以被設(shè)計(jì)成只阻斷有害病原體的毒素傳遞系統(tǒng)(比如T4SS)。
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