Nature:细菌利用IV型分泌系统在不同细菌之间传递耐药基因等遗传物质

细菌利用IV型分泌系统(type IV secretion systems,T4SS)能够转运毒力因子到真核细胞(如肺炎军团菌)、在细菌之间传递遗传物质,包括抗生素抗性基因在不同细菌之间的传递,促进耐药菌的蔓延。T4SS还可能作为对人体细胞进行遗传修饰的潜在工具。

2014年3月发表在Nature上的一项研究,揭示了细菌IV型分泌的结构和作用机制。科研人员利用电子显微镜重构了大肠杆菌R388接合型质粒(conjugative plasmid)编码的IV型分泌系统。结果表明,细菌T4SS无论是分子结构,还是分泌机制,与其它细菌分泌系统都具有本质区别。

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细菌IV型分泌系统是由8种蛋白质组装成的一个复杂结构,这个结构约3MDa,贯穿整个细菌膜。T4SS包括两个独立的复合体,一个位于细菌的外膜,另一个位于细菌的内膜。它们通过一个茎状结构穿过胞周质连接起来。胞周质是位于细菌内膜与外膜之间的空间。如此一来,在细胞膜上形成了一个孔状结构,细菌通过这种结构分泌物质。

阐明细菌IV型分泌系统的结构,可以帮助人们设计新的药物来靶向性关闭这个系统,从而阻止抗生素耐药基因在细菌之间传播。考虑到当前细菌耐药性已变得如此普遍,严重威胁着人类健康,这项研究结果将对未来细菌耐药性的研究领域产生巨大的影响。

参考文献:

Low HH, Gubellini F, Rivera-Calzada A, et al. Structure of a type IV secretion system. Nature, 2014; DOI:10.1038/nature13081.

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