注射蛋白质的死星细菌结构可以用来输送药物

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

圣地亚哥州立大学的研究人员通过从圣地亚哥港口的船底刮下管虫来研究它们，发现有助于它们建立菌落的有益细菌也可以为人类健康带来福音，因为同样的过程可能已经发生了在人的肠道。

SDSU的海洋微生物学家通过研究这种在不起的管虫中引起变态的细菌，发现由它产生的纳米级注射器样结构 - 一种绰号为死星的结构 - 可以在未来用于提供新的治疗方法或针对人类靶细胞和组织的疫苗。

Tubeworms(Hydroides elegans)是具有硬壳的微小海洋生物，给船主和船主带来很多麻烦和经济损失。它们粘在船底，形成几英寸厚的硬皮层，还吸引其他无脊椎动物，如藤壶，然后在它们上面形成。这种所谓的“生物污损”导致额外的重量和更高的燃料消耗。因此，从美国海军到航运和造船业的每个人都有兴趣了解他们如何做到这一点以及可以采取哪些措施来防止这种情况发生。

海洋研究带来了重大发现

圣地亚哥州立大学的尼古拉斯·希库马(Nicholas Shikuma)在他的实验室里与学生一起研究管虫多年，以确切了解为什么他们被吸引到他们建立殖民地的海洋中的某些地方。

别人先前的研究表明，像珊瑚礁，海胆和海鞘，管虫的还需要一个有利的环境重现，所以他们通常吸引到与像细菌的健康人口的地区假交替，有益的细菌。Shikuma发现细菌具有变态相关收缩结构(MACs) - 注射器样结构，将内容物注入管虫的幼虫，帮助将其转化为幼虫。

他和其他科学家不知道的是，MAC是否向管虫中注入了一种生物化学物质，导致变态并坚持船体。Shikuma的实验室使用低温电子断层扫描成像来研究结构并发现死亡星形注射系统的阵列，这些系统由细菌释放。

他们发现注射器结构含有一种新的效应蛋白Mif1，可以调节管虫宿主的生物活性，而这种蛋白质是造成变态的原因。

“许多病原体会产生这些通常会导致疾病的注射器结构，”Shikuma说。“但这是我们第一次发现使用注射器共生的细菌。”

从噬菌体窃取注射器，但有充分理由

MAC类似于在噬菌体上发现的类似的注射器结构 - 感染细菌的病毒 - 并且随着进化，细菌已经从噬菌体“偷走”这种结构，并且已经很好地利用它。

“噬菌体通常攻击细菌与这些结构，但不是用它来感染其他细菌，该假交替现在用它来与其他动物，如管虫，昆虫和老鼠细胞相互作用，” Shikuma说。

“当细菌经历细胞裂解时 - 细胞自我膨胀 - 并且之后死亡的细菌死亡，就会产生MACs，所以它几乎就像利他主义一样，因为它有益于其他细菌群体。”

他解释说，并非这种菌株中的每一种细菌都产生MAC，只有大约50%的细菌产生MAC，但由于我们可以产生数万亿这些细菌，因此供应不会成为问题，而且更多的细菌可以用来生产MACs。

该研究结果将于9月17日发布在eLife期刊上，紧接着最近Shikuma实验室的出版物发表于今年6月的Cell Reports上，该实验室研究了这种细菌如何在体外与昆虫和小鼠细胞相互作用。该论文显示了微观注射器结构如何用可能带有治疗剂或疫苗的有效载荷进行修改。

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