新的研究解釋了致命細(xì)菌的非凡彈性

馬里蘭大學(xué)的研究人員已經(jīng)確定了致病性細(xì)菌銅綠假單胞菌如何使用張力激活的膜通道來阻止自身在突然暴露于水時(shí)膨脹和破裂。這項(xiàng)研究將于4月19日在“普通生理學(xué)雜志”上發(fā)表，該研究有助于解釋這種細(xì)菌 - 醫(yī)院獲得性感染的主要原因 - 如何在各種不同的環(huán)境中持續(xù)存在。

銅綠假單胞菌是一種非常適應(yīng)的細(xì)菌。它自然發(fā)生在土壤和淡水中，但它也可以在醫(yī)療設(shè)備的潮濕表面上茁壯成長，導(dǎo)致免疫功能低下或其他易受傷害的患者的機(jī)會(huì)性感染，導(dǎo)致危及生命的疾病，如肺炎或敗血癥。

銅綠假單胞菌適應(yīng)性的一個(gè)原因是它能夠承受其環(huán)境含水量的突然變化。例如，降雨對(duì)細(xì)菌造成了問題，因?yàn)樗鼤?huì)稀釋細(xì)胞周圍的培養(yǎng)基，促使水通過滲透進(jìn)入細(xì)胞。這種“滲透性下降”會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膨脹并破裂，但是一些細(xì)菌，包括腸道細(xì)菌大腸桿菌，在細(xì)胞膜中攜帶機(jī)械敏感通道，一旦細(xì)胞開始膨脹就會(huì)打開，讓小溶質(zhì)分子 - 或滲透物 - 離開細(xì)胞，以減少驅(qū)動(dòng)水流入的滲透梯度。大腸桿菌攜帶兩種類型的機(jī)械敏感通道。當(dāng)溶脹導(dǎo)致低張力時(shí)，MscS通道釋放適量的滲透物。MscL通道在較高的張力水平下被激活以釋放更大量的滲透物。

馬里蘭大學(xué)的Sergei Sukharev及其同事發(fā)現(xiàn)，銅綠假單胞菌可以耐受比大腸桿菌大得多的滲透壓休克。銅綠假單胞菌細(xì)胞對(duì)水的滲透性較低，并且在釋放滲透物時(shí)更快。較低的水滲透性使細(xì)胞有更多的時(shí)間來應(yīng)對(duì)滲透性下伏，而更快的滲透物釋放使細(xì)菌在28毫秒內(nèi)損失高達(dá)其干重的20%。

研究人員確定銅綠假單胞菌表達(dá)一種MscL和兩種MscS型通道。MscL型通道占優(yōu)勢(shì)并且在銅綠假單胞菌膜中以比其在大腸桿菌膜中的等同物更高的密度存在，允許銅綠假單胞菌細(xì)胞釋放更大量的滲透物。但是兩個(gè)MscS型通道也很重要;它們?cè)诩?xì)胞膨脹時(shí)更早被激活，并且通過釋放適量的滲透物，它們可以降低膜張力并防止MscL通道釋放比所需更多的滲透物。

“這些結(jié)果讓我們更接近機(jī)械理解對(duì)滲透性下伏的生理反應(yīng)，”Sukharev說。“與腸道大腸桿菌相比，它們也有助于解釋高適應(yīng)性銅綠假單胞菌的高滲透穩(wěn)定性。”

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