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      照亮細(xì)菌細(xì)胞分裂
      
			
      
				2019-05-08 09:21:53
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      想象一下，試圖打敗一支每20分鐘可以使其人口規(guī)模翻倍的入侵者隊伍。這就是人體感染大腸桿菌(E. coli)的有害菌株所面臨的情況，大腸桿菌是一種可迅速繁殖并引起許多令人不快和有潛在危險的疾病的細(xì)菌，如腹瀉，呼吸道疾病和肺炎。
      

      照亮細(xì)菌細(xì)胞分裂
      

      隨著全球抗生素耐藥性的上升，科學(xué)家們拼命尋求新的方法來對抗細(xì)菌感染藥物。防止細(xì)菌細(xì)胞分裂和繁殖的一種有效方法是靶向細(xì)胞分裂機(jī)制。然而，為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要更詳細(xì)地描述機(jī)器本身的結(jié)構(gòu)和組織。
      

      沖繩科學(xué)技術(shù)研究生院(OIST)結(jié)構(gòu)細(xì)胞生物學(xué)研究所的研究人員與斯德哥爾摩大學(xué)的研究人員合作，闡明了大腸桿菌細(xì)胞分裂的機(jī)制。他們的研究最近發(fā)表在分子微生物學(xué)。
      

      從長遠(yuǎn)來看，這項(xiàng)研究可以幫助確定用抗生素靶向細(xì)菌的新方法。“如果我們能夠更好地了解細(xì)菌細(xì)胞分裂的機(jī)制，那么我們就可以嘗試制造破壞這些機(jī)制的藥物，”該論文的第一作者比爾•索德斯特倫說。
      

      大多數(shù)細(xì)菌細(xì)胞通過二分裂進(jìn)行復(fù)制，其中母細(xì)胞收縮并分離成兩個相同的子細(xì)胞。在細(xì)胞分裂過程中，一種叫做“divisome”的大分子機(jī)器在細(xì)胞內(nèi)組裝。研究人員揭示了來自大腸桿菌divisome，'FtsZ'和'FtsN'的兩種關(guān)鍵蛋白的空間組織。
      

      長期以來，細(xì)胞生物學(xué)家一直認(rèn)為，分裂體中的所有蛋白質(zhì)都聚集在一個大的超復(fù)合體中。傳統(tǒng)的熒光顯微鏡具有相對較低的分辨能力，這意味著非常靠近的相鄰物體有時看起來像是單個實(shí)體。然而，使用OIST提供的尖端成像技術(shù)稱為超分辨率受激發(fā)射耗盡(STED)納米技術(shù)，研究人員能夠?qū)⒓{米尺度的分裂機(jī)制可視化。“通過更好的分辨率，我們能夠看到兩個蛋白質(zhì)環(huán)之間的差異，并推斷細(xì)胞分裂過程的細(xì)節(jié)，”Söderström說。
      

      研究人員使用兩種熒光顏色分別標(biāo)記綠色和紅色的FtsZ和FtsN，這兩種蛋白質(zhì)都定位在大型組件中，這些組件在分區(qū)周圍分布不均勻。在分裂過程的早期，這兩種蛋白質(zhì)形成非重疊的斑狀環(huán)。隨著細(xì)胞分裂的進(jìn)行，由FtsZ形成的綠環(huán)在由FtsN形成的紅環(huán)內(nèi)移動。這些蛋白質(zhì)并不總是重疊但被分成幾組的發(fā)現(xiàn)表明，這種蛋白質(zhì)不能作為單一的分子機(jī)器運(yùn)行。相反，每個蛋白質(zhì)組都起著特定的作用。
      

      通過更詳細(xì)的細(xì)胞分裂機(jī)制圖片，生物學(xué)家可以設(shè)計新的抗生素，以防止細(xì)菌細(xì)胞分裂和繁殖。“下一步是研究更多的細(xì)胞分裂蛋白質(zhì)，并找出我們應(yīng)該用藥物作為目標(biāo)的蛋白質(zhì)，”Söderström說。
      
			

			
        
      
			
      
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