新发现的细胞爆发涉及细菌分泌和粘附

研究人员尚不清楚细菌是如何形成和释放某些细胞外组分参与细胞粘附和多细胞结构，这也有助于抗生素耐药性。然而，一项多国研究小组最近的一项研究发现了一种先前未知的现象，即爆炸性细胞裂解，这对于膜囊泡的生成和生物膜形成至关重要。该研究报告发表在Nature Communications上。

膜囊泡是从细菌膜发育而来的微小球体，含有蛋白质，DNA和RNA的混合物。它们对细菌的毒性很重要 - 它能引起疾病 - 因为它们在入侵，分泌和信号传导中起着至关重要的作用。它们还有助于生物膜的形成，这种粘性的三维结构在细菌粘附于潮湿的表面(如牙齿或伤口)时形成。细胞外(e)DNA是生物膜的关键结构组织，但尚不知道某些结构蛋白或eDNA是如何释放的。

为了回答这个问题，研究人员使用致病细菌铜绿假单胞菌的活细胞显微镜来揭示细胞很快从杆状变为圆形，并爆炸。“细胞在5-10秒内失去其结构完整性，”悉尼科技大学的作者Cynthia Whitchurch解释说，“爆炸将细胞内容物包括eDNA，蛋白质和膜片段释放到周围环境中。”

使用超分辨率显微镜跟踪爆炸，他们发现第一作者Lynne Turnbull描述的令人惊讶的观察结果：“我们观察到由爆炸细菌产生的膜片段卷曲形成膜囊泡，捕获爆炸释放的eDNA和其他细胞成分。 “

筑波大学和苏黎世大学的共同作者兼共同作者Masanori Toyofuku解释说，“这是完全出乎意料的，因为直到现在细菌膜囊泡才被认为是由细胞表面的膜状突起形成的。”

研究小组发现爆炸是由感染细菌的病毒(噬菌体)和噬菌体样元素破坏宿主细胞壁的酶(Lys)引起的。使用不能产生Lys的突变细菌菌株，他们发现该酶需要产生eDNA和膜囊泡。

通过一系列实验，该团队还证明，细胞暴露于不同形式的应激，如抗生素或DNA损伤剂，刺激了编码Lys的基因的表达并诱导爆炸性细胞裂解。“这表明细菌'SOS'反应会引发爆炸性细胞裂解，以应对不利的环境条件，”苏黎世大学的共同作者Leo Eberl说。

这种机制可以使细菌释放重要的细胞因子供细菌群落用作公共产品，并且其控制知识可用于干扰病原菌的生物膜形成。