细菌毒素通过削弱细胞基础设施造成严重破坏

一项新的研究发现，细菌毒素可以通过立即关闭多种基本功能而在细胞内造成严重破坏。俄亥俄州立大学的主要研究人员Elena Kudryashova和Dmitri Kudryashov说，这一发现有朝一日可能会为探索危及生命的感染提供更好的方法。

该研究的重点是一种名为ACD的细菌毒素(一种与霍乱相关的类型和生牡蛎中毒)如何修饰一种叫做肌动蛋白的丰富细胞蛋白并将其转化为二次毒素。肌动蛋白参与许多过程，包括肌肉收缩，细胞分裂，细胞通讯和免疫反应。

研究人员希望更好地了解相对少量的细菌毒素如何对强大的肌动蛋白网络造成如此迅速，严重的损害。他们的研究发表在Current Biology期刊上。

从理论上讲，肌动蛋白在每个人体细胞内的丰度都应该使它很难被禁用 - 并且禁用目标是一种细菌毒素的生意，它们会破坏免疫系统并使人或动物生病。

俄亥俄州立大学化学与生物化学副教授库德里亚索夫说：“你可以将肌动蛋白想象成细胞的骨骼和肌肉 - 以及进出细胞的障碍。”“细菌以某种方式麻痹它显然是有益的，我们现在认为我们知道一种肌动蛋白特异性毒素会发生这种情况。”

当俄亥俄州研究小组在活细胞中实时观察实际情况时，他们能够了解毒素接收的速度和效率 - 以及发生的情况。

毒素削弱了“讲师”蛋白质的作用，其中许多蛋白质具有共同的特性 - 能够同时结合几种肌动蛋白分子。通过将几种肌动蛋白分子永久性地连接在一起，ACD毒素将它们转化为新的通用毒素，其与那些“教官”紧密结合并阻断它们的活性。

这会放大毒性并破坏细胞，并且不需要太多。肌动蛋白的一小部分 - 在给定细胞内约2% - 受到影响。然后毒素被重定向到不太丰富的靶标，这导致细胞变化的级联，从而破坏正常功能。以前的工作使人们更好地了解了活细胞以外的这种活动。

“这基本上就像是通过禁用所有教官来削弱一个国家：政治和军事领导，教师和其他人。人口(肌动蛋白)就在那里，但如果没有适当的指示，大多数运输，进出口，边境保护和其他正常活动都会停止或者一下子解散，“库德里亚索夫说。

俄亥俄州立大学化学与生物化学研究科学家Kudryashova表示，鉴于对抗生素耐药性感染的担忧日益增加，这样的工作尤为重要。

“细菌越来越'聪明'，所以我们也必须变得更聪明，”她说。

毒素是细菌使人和动物生病的能力的关键。一些最致命的毒素的单分子 - 例如由导致百日咳和痢疾的细菌释放的毒素 - 可以杀死整个细胞。

“当抗生素有效地发挥作用时，我们对细胞中的这些过程不那么担心，但今天我们必须更好地了解细菌如何在我们的体内茁壮成长，以便科学家有朝一日能找到替代方法来对抗它们，”Kudryashova说。

该研究小组之前的工作发现，这种特殊的细菌毒素追踪的是丰富的肌动蛋白，而不是更为期待的针对发送重要细胞信号的不太常见的分子。