黑客细菌社交网络

根据亚利桑那大学的一项研究，每当我们使用我们的智能手机检查社交媒体时，我们就会在设备上面对大量的细菌 - 甚至比马桶座还要多。这些细菌可能有自己的社交网络形式，像Facebook一样，允许单细胞生物相互吸引和排斥。

这种见解源于美国能源部(DOE)科学家的新研究，他们已经确定了一组高度专业化的蛋白质的分子结构。这些蛋白质被大肠杆菌菌株用于传播和保护它们的草皮。

这项工作可能会导致新的生物医学战略，以克服导致肺炎和食源性疾病等传染病的病原菌。这是美国能源部阿贡国家实验室的一组科学家的最新进展;加州大学圣塔芭芭拉分校(UCSB);和加州大学欧文分校。

该工作建立在UCSB研究人员2005年发现的基础上，即细菌产生有毒蛋白质，它们可以通过直接接触转移到邻居，杀死或控制它们，可能获得更好的营养物质。它仅通过称为接触依赖性生长抑制(CDI)的过程在人口稠密的微生物群落中发挥作用。

“我们基本上了解细菌是如何相互作用和交流的，”实验室生物科学部门的阿贡杰出科学家Andrzej Joachimiak说。“我们有一些想法，我们正试图解决，因为毒素可能有不同的活动。它们可能会不同地影响不同的细菌。”

“这些系统不仅存在于土壤和肠道细菌中，还存在于人类病原体中，”Joachimiak说，他也是芝加哥大学计算研究所的高级研究员。“这些CDI系统中的一些毒素存在于铜绿假单胞菌中，例如，它涉及肺部疾病。”

Joachimiak和10位共同作者在2017年9月29日的“核酸研究”杂志上发表了他们的发现。

Argonne团队获得了属于大肠杆菌NC101菌株的三部分系统的蛋白质的分子结构。这三部分由CDI毒素，其免疫蛋白和延伸因子组成。后者称为EF-Tu，是一种在蛋白质合成中起关键作用的蛋白质。了解所有三个部分的蛋白质结构有助于科学家了解它们的功能。

免疫蛋白的发现使科学家怀疑该系统的目的不仅包括竞争，还包括信号传导，细菌细胞相互沟通的过程，以及杀死和控制其他细菌。

“实际上只有少数毒素分子进入邻近的细胞，”Argonne的蛋白质结晶学家，该论文的共同主要作者Karolina Michalska说。“很难估计细胞损伤的实际程度。这就是为什么我们认为它不是为了杀人，而是为了控制和沟通。”

只有在非常特殊的情况下，毒素才能作用于转移核糖核酸(tRNA)。

“这种特殊的毒素作用于tRNA，它需要是一组非常特异的tRNA，”Michalska说。“这是第一个我们将延伸因子视为毒素运作所需的额外成分的情况。”

Argonne团队使用结构生物学中心的高级光子源(APS)光束线收集了蛋白质结构的数据，这是一个能源部科学用户设施部门。APS是第三代光源，提供极其明亮的X射线，使研究人员能够深入研究材料中的分子阵列。使用此工具，研究人员可以表征或识别生物蛋白质并检查纳米尺度(十亿分之一米)的化学过程。

Argonne的研究团队还利用该实验室的高级蛋白质表征设施，该设施提供了国家最先进的技术，用于研究新类别的蛋白质和蛋白质复合物。