研究可能指出将药物输送到细菌中的新方法

详尽地了解细菌如何保持自己的地面并避免被环境所挤压，这表明当紧张局势高涨时，数十种基因有助于保护细胞免于爆裂。几个世纪以来，生物学家一直认为细胞是不可分割的生命单元，细胞需要各种类型的包膜来满足生命需要的化学条件。当细胞失去其机械性能时，它们会破裂并死亡，并且许多抗生素攻击包膜以便机械地破坏细菌细胞的稳定性。

但到目前为止，还不清楚哪些基因(以及它们产生的蛋白质)在使细菌包膜变硬时起作用。今天(2016年6月16日)，在威斯康星大学麦迪逊分校生物化学教授Douglas Weibel 发表在Cell Systems上的一项研究中，他们同事报告了如何删除或“敲除”大约4,000个基因中的每一个。细菌大肠杆菌影响其包膜的硬度和完整性。

Weibel说，由于发现不同蛋白质的广度，结果令人惊讶。以前，只有一种基因可以在大肠杆菌的细胞力学中发挥作用，大肠杆菌是消化道中常见的杆状细菌。他们用于测量僵硬度的自动化系统确定了数十个基因 - 每个基因都产生一种独特的蛋白质 - 在删除时显着影响刚度

细菌细胞包膜由细胞壁和细胞膜组成，是细胞的主要机械稳定剂。Weibel说，一种影响最大的基因会产生构建细胞壁的蛋白质，“这是有道理的”。

然而，Weibel说该小组还发现基因“与细胞中几乎所有可能的功能相关”。例如，钩状蛋白质有助于将鞭毛(细菌的“螺旋桨”)连接到转动它的马达上。“当基因被删除时，细胞变得更柔软。也许信封现在有空洞。”

Weibel说，对其他蛋白质的作用的解释充其量是模糊的。

实验的核心是一个系统，需要细菌在凝胶中生长，迫使它们抵抗环境。作者希望创建一种测量仪，以测量可应用于数千种不同细菌的硬度，每种细菌缺少一种特定基因及其相应的蛋白质。如果细胞因关键蛋白质的损失而减弱，那么将凝胶推开就会更难。

在这些情况下，结果是细胞生长较慢，并且当通过自动化仪器计数时细胞数量较少。为了确保减少的生长与包膜硬度有关而不是另一个原因，研究人员将样本与在液体而非凝胶中生长的相同突变进行比较。

Weibel说，这些结果扩展了我们对细菌细胞结构的理解。“细胞力学研究通常从已被认为与细胞稳定性相关的候选蛋白质开始，但细胞以非显而易见的方式连接在一起。已知的大多数细胞机制来自红细胞和哺乳动物细胞。没有多少人获得了爵士乐思考细菌如何做到这一点。“

Weibel说，更好地了解细菌包膜可能有几个方面的帮助。它可以确定已知抗生素用于破坏机械稳定剂的机制，包括细菌包膜。它可以通过发现可以同时攻击的蛋白质组合来识别要探索的新药物靶标。

而且由于完整的外壳可以保护细菌免受可能对内部造成严重破坏的药物的侵入，研究可能会指出将药物输送到细菌中的新方法。这对麻烦的革兰氏阴性菌尤其重要，如鲍曼不动杆菌，铜绿假单胞菌和肺炎克雷伯菌，它们受两种膜的保护。“开发针对革兰氏阴性菌的抗生素具有挑战性，因为这是我们最难将药物运送到细胞中的地方，”Weibel说。

新研究的基础是超快速生物工具的兴起。“直到五，十年前，我们才能做到这一点，”韦贝尔说。“遗传学，每个基因敲除的集合，然后对数千种不同的突变体进行单独的机械测量，将是疯狂的。”

他说，几年前花了两年的工作可以在一天内完成。

Weibel说，还有未来，是困难的部分。“对于这些蛋白质中的一些，你可以开始解释它们的工作原理。但对于很多其他蛋白质，我们不知道从哪里开始寻找解释。”