科學(xué)家發(fā)現(xiàn)細(xì)菌如何利用液態(tài)蛋白質(zhì)液滴來克服壓力

科學(xué)家們已經(jīng)揭示了細(xì)菌如何利用蛋白質(zhì)制造微小的液滴，以幫助它們?cè)趷毫拥沫h(huán)境中生存，從而減少它們被抗生素殺死的機(jī)會(huì)。

該研究揭示了 aggresomes(由幾種不同蛋白質(zhì)組裝而成的微小液滴)如何隨著細(xì)菌承受的壓力增加而形成，并且這些細(xì)菌可以形成更成功地承受這些壓力的 aggresomes。

由約克大學(xué)和北京大學(xué)的科學(xué)家共同領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)，環(huán)境壓力與降低細(xì)菌內(nèi)一種叫做 ATP 的化學(xué)物質(zhì)(被稱為“細(xì)胞能量的通用貨幣”)的水平有關(guān)。據(jù)認(rèn)為，這種減少可能會(huì)影響關(guān)鍵細(xì)胞蛋白質(zhì)的溶解度，這些蛋白質(zhì)促使它們組裝成液滴。

這項(xiàng)研究可能有助于解開某些類型的細(xì)菌如何既能在抗生素的長(zhǎng)期治療中存活下來的謎團(tuán)，又能通過改變它們的基因來增加對(duì)抗生素形成完全抗性的可能性。

通過使用先進(jìn)的光學(xué)顯微鏡和計(jì)算模型，研究人員表明，“液-液相分離”的物理學(xué)可以解釋液滴的形成。

科學(xué)家們說，溶液中分子之間的吸引力驅(qū)使它們?cè)谝黄鹦纬砂敕€(wěn)定的組裝體，這些組裝體具有有趣的液體特性，并且在聚合體的情況下，包含多達(dá)數(shù)百個(gè)不同蛋白質(zhì)的分子。aggresome 內(nèi)的分子像在任何液體中一樣保持自由移動(dòng)，并與 aggresome 外的其他分子進(jìn)行周轉(zhuǎn)。

通過將蛋白質(zhì)組裝成對(duì)核心細(xì)胞過程至關(guān)重要的液滴，細(xì)菌可以在細(xì)胞關(guān)閉的壓力期間有效地將它們儲(chǔ)存起來，在有害環(huán)境消退時(shí)保持它們的安全，同時(shí)幫助細(xì)胞再次恢復(fù)。

該研究的共同主要作者、約克大學(xué)物理系和生物學(xué)系的Mark Leake 教授說：“我們的研究表明，細(xì)菌中的聚集體是高度動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu);它們就是我們所說的“細(xì)胞器”，但它們?cè)谕獠咳狈δ欠N膜，而我們通常會(huì)在更深入研究的細(xì)胞器中找到這種膜，例如我們自己細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞核。

“依賴更固定的結(jié)構(gòu)，如膜結(jié)合細(xì)胞器太慢了：它們不允許細(xì)菌對(duì)快速變化的環(huán)境做出足夠快的反應(yīng)，因?yàn)橹圃旌推茐哪ひ约斑x擇允許進(jìn)入的分子成分需要時(shí)間并退出。Aggresomes 通過根本不使用膜來克服這個(gè)問題。相反，值得注意的是，細(xì)菌已經(jīng)適應(yīng)了液體相分離的基本物理學(xué)，以幫助它們生存。”

來自生物物理學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)學(xué)科的國(guó)際研究人員團(tuán)隊(duì)為這項(xiàng)研究做出了貢獻(xiàn)。

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