研究人员解码了鼠疫细菌和其他细菌的毒素复合物
细菌已经建立了各种感染生物的策略并将它们用作营养物质的来源。许多微生物使用毒素通过简单地刺穿细胞的外壳来分解细胞膜。人类致病菌如鼠疫杆菌鼠疫菌或来自沙门氏菌家族的其他细菌产生了一种更为微妙的机制:它们通过应用特殊的毒素复合物注入毒物。由多特蒙德马克斯普朗克分子生理学研究所的Stefan Raunser领导的一个研究小组现在已经能够以发光细菌Photorhabdus luminescens为例充分展示这种复杂的机制。
细菌毒素是最有效的天然毒物之一。最强的毒素包括例如破伤风和肉毒杆菌毒素(肉毒杆菌毒素),当仅施用千分之一克时已经有毒。细菌已经形成了各种各样的策略和机制,将它们的毒素引入生物体。发光细菌Photorhabdus发光,鼠疫杆菌鼠疫菌以及沙门氏菌家族的细菌使用所谓的Tc毒素,其由几种成分(TcA,TcB,TcC)组成。直到最近,尚不清楚这些亚基如何协同工作。
在大多数情况下,使用传统的X射线晶体学不能对诸如复杂细菌毒素的大型生物分子进行结构分析,因为它们不能转化为所需的结晶状态。然而,冷冻电子显微镜不需要使样品结晶。甚至大型复合物的成像也可以通过非常快速地冷冻它们并在显微镜下在负196度下直接检查它们。使用cryo-EM,Stefan Raunser团队首次以近原子细节确定了Photorhabdus luminescens毒素的三维结构。结构显示,毒物复合物TcA的最大亚基类似于钟形,由一个被壳包围的通道组成。钟罩的上部结合由子单元TcB和TcC形成的毒囊。
一旦周围介质的pH值发生变化,毒素的外壳就会打开,从而露出通道。保持在高压下的蛋白质链然后快速向后推动通道穿过细胞膜,就像注射毒药的注射器针头一样。后者是催化细胞骨架聚集的酶,导致细胞死亡。
分子守门员
科学家仍然缺少最后一个细节,以充分了解如何注射毒药。他们需要了解这个设备是如何被控制的。来自多特蒙德的团队与Martinsried的马克斯普朗克生物化学研究所的Manajit Hayer-Hartl研究小组合作实现了这一目标。新的研究重点是一个小发夹结构,也被称为“看门人”。这可以控制毒药从TcA亚单位通道出来 - 这个通道类似于带有六个叶片的螺旋桨。当胶囊与通道结合时,该边界区域被重组:网守从螺旋桨的中心旋开并露出中心开口,该中心开口现在精确地连接到TcA子单元的通道。科学家们还能够证明,毒素囊中酶的存在对整个毒素复合物的形成至关重要。这指出了一种可能的控制机制,该机制保证TcA亚单位仅用满载的毒胶囊充电。
即使在今天,细菌感染仍然是导致严重进展的疾病(例如败血症)的最常见原因。抗生素的大量使用导致致命抗性的发展,这使得它更难以赢得与人类致病细菌的斗争。揭示细菌感染机制将有助于更好地了解人类致病细菌的作用方式。新获得的Tc- 毒素注射非凡机制的见解可以作为开发创新治疗方法的起点。
推荐内容
-
寄生虫帮助盐水虾应对砷栖息地污染
卤虫(小甲壳类动物的科学名称,通常也称为& 39;海猴& 39;)因能够生活在极端环境中而闻名,并已成为用于测试化学品在水中毒性的模型生...
-
为什么为男孩接种HPV疫苗最终有意义
从2019年9月开始,英国将首次为12岁和13岁的男孩免费接种人类乳头瘤病毒(HPV)疫苗。HPV引起子宫颈癌,女孩和年轻妇女已经接受该疫苗十多年
-
神经网络在分析单细胞RNA测序中取代标记基因
卡内基梅隆大学的计算机科学家表示,神经网络和监督机器学习技术可以有效地表征使用单细胞RNA测序(scRNA-seq)研究的细胞。这一发现可以帮助
-
研究人员完成了南极黑鳍金鱼的基因组研究
一个国际团队揭开了南极黑鳍金鱼的基因组,打开了一个遗传窗口,在过去的7700万年中,鱼类在低于淡水冰点的温度下生存。由22位科学家组成的
-
进化是在单细胞古细菌中发现的突变
内布拉斯加大学林肯分校的研究人员发现了一种革命性的证据,证明在复杂生物中起作用的进化现象也在其单细胞生物中发挥作用。物种通常通...
-
基因表达研究揭示了非洲沙门氏菌的新亮点
利物浦大学的科学家们已经向前迈出了一步,了解导致沙门氏菌严重流行的细菌,目前每年在撒哈拉以南非洲造成大约40万人死亡。发表在PLOS Bi
-
在单细胞水平上对小鼠编目的细胞类型的基因组调节
科学家已经完成了一项重大工作,以单细胞分辨率绘制小鼠基因组的调控环境。该团队应用了他们之前开发的特殊检测方法,以分析称为染色质...
-
9月26日广西南宁疫情最新数据公布 南宁昨日新增1例境外输入无
广西南宁9月25日新增1例境外输入无症状感染者。那么,对于广西南宁疫情的这个话题,今天的你是否也在关注着?具体什么情况?下面跟小编一起来
-
新版人类蛋白质图谱
今天,推出了第15版人类蛋白质图谱。新版本包括来自不同来源的数据,这使得可以对RNA和蛋白质水平的组织谱进行比较。仔细观察人体组织或细
-
研究海洋生物表明神经系统多次独立进化
来自挪威,瑞典和丹麦的一组研究人员发现了一些证据表明神经系统随着时间的推移在多种生物中独立进化 - 而不仅仅是一次,如先前所认为的