新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞爆發(fā)涉及細(xì)菌分泌和粘附

研究人員尚不清楚細(xì)菌是如何形成和釋放某些細(xì)胞外組分參與細(xì)胞粘附和多細(xì)胞結(jié)構(gòu)，這也有助于抗生素耐藥性。然而，一項(xiàng)多國研究小組最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了一種先前未知的現(xiàn)象，即爆炸性細(xì)胞裂解，這對于膜囊泡的生成和生物膜形成至關(guān)重要。該研究報告發(fā)表在Nature Communications上。

膜囊泡是從細(xì)菌膜發(fā)育而來的微小球體，含有蛋白質(zhì)，DNA和RNA的混合物。它們對細(xì)菌的毒性很重要 - 它能引起疾病 - 因?yàn)樗鼈冊谌肭郑置诤托盘杺鲗?dǎo)中起著至關(guān)重要的作用。它們還有助于生物膜的形成，這種粘性的三維結(jié)構(gòu)在細(xì)菌粘附于潮濕的表面(如牙齒或傷口)時形成。細(xì)胞外(e)DNA是生物膜的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)組織，但尚不知道某些結(jié)構(gòu)蛋白或eDNA是如何釋放的。

為了回答這個問題，研究人員使用致病細(xì)菌銅綠假單胞菌的活細(xì)胞顯微鏡來揭示細(xì)胞很快從桿狀變?yōu)閳A形，并爆炸。“細(xì)胞在5-10秒內(nèi)失去其結(jié)構(gòu)完整性，”悉尼科技大學(xué)的作者Cynthia Whitchurch解釋說，“爆炸將細(xì)胞內(nèi)容物包括eDNA，蛋白質(zhì)和膜片段釋放到周圍環(huán)境中。”

使用超分辨率顯微鏡跟蹤爆炸，他們發(fā)現(xiàn)第一作者Lynne Turnbull描述的令人驚訝的觀察結(jié)果：“我們觀察到由爆炸細(xì)菌產(chǎn)生的膜片段卷曲形成膜囊泡，捕獲爆炸釋放的eDNA和其他細(xì)胞成分。 “

筑波大學(xué)和蘇黎世大學(xué)的共同作者兼共同作者M(jìn)asanori Toyofuku解釋說，“這是完全出乎意料的，因?yàn)橹钡浆F(xiàn)在細(xì)菌膜囊泡才被認(rèn)為是由細(xì)胞表面的膜狀突起形成的。”

研究小組發(fā)現(xiàn)爆炸是由感染細(xì)菌的病毒(噬菌體)和噬菌體樣元素破壞宿主細(xì)胞壁的酶(Lys)引起的。使用不能產(chǎn)生Lys的突變細(xì)菌菌株，他們發(fā)現(xiàn)該酶需要產(chǎn)生eDNA和膜囊泡。

通過一系列實(shí)驗(yàn)，該團(tuán)隊(duì)還證明，細(xì)胞暴露于不同形式的應(yīng)激，如抗生素或DNA損傷劑，刺激了編碼Lys的基因的表達(dá)并誘導(dǎo)爆炸性細(xì)胞裂解。“這表明細(xì)菌'SOS'反應(yīng)會引發(fā)爆炸性細(xì)胞裂解，以應(yīng)對不利的環(huán)境條件，”蘇黎世大學(xué)的共同作者Leo Eberl說。

這種機(jī)制可以使細(xì)菌釋放重要的細(xì)胞因子供細(xì)菌群落用作公共產(chǎn)品，并且其控制知識可用于干擾病原菌的生物膜形成。

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