细菌利用分子“条形码”分泌毒素

麦克马斯特大学的研究人员发现了一种分子“条形码”系统，这种系统被致病细菌用来区分有益分子和有毒分子。

发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的这项新研究表明，许多细菌可以象征性地扫描遗传密码，以了解哪些蛋白质应该保留，哪些蛋白质应该排出到环境中。

据研究人员称，这些被排出的蛋白质通常对人体细胞有毒，因此区分蛋白质的能力对细菌引起传染病的能力至关重要。

麦克马斯特大学生物化学和生物医学科学系副教授、该研究的首席研究员John Whitney解释说:“蛋白质是生命的基本组成部分之一。实际上，它们允许细菌病原体做它们所做的一切。虽然绝大多数蛋白质留在细菌内部执行代谢等功能，但有一小部分蛋白质在生物体外起作用，比如毒素。”

Whitney是Michael G. DeGroote传染病研究所的一名成员，他说，尽管对细菌分泌系统和毒素本身的研究已经进行了很长时间，但在研究之前，人们并不了解细菌是如何区分有毒和无毒蛋白质的。

Whitney的实验室由生物化学研究生Prakhar Shah和Timothy Klein(现在是加州大学旧金山分校的博士后)领导，他们对同一细菌分泌系统如何能够分泌三种根本不同的毒素提出了质疑。

Whitney说:“这两种毒素之间没有已知的相似之处——它们看起来一点也不相似，它们的作用也不相似。我们的理由是，它们都要经过同一个蛋白质分泌机器，它们之间一定有共同之处。”

果然有。每种毒素共享一个“域”，惠特尼将其通俗地比作条形码。他说，虽然所研究的三种毒素都有这种条形码，但细菌中其他大约3000种蛋白质中却没有这种条形码，这表明它起到了输出信号的作用。

该团队能够通过遗传学、生物化学和结构方法的结合，通过实验证明这一概念，包括重要的“X射线晶体学研究”，使他们能够纯化蛋白质，并更清楚地了解所谓的条形码及其功能。

研究小组认为，这一新信息最终可能具有一系列重要的生物技术和传染病相关应用。Shah特别指出，这些发现与我们对一系列革兰氏阳性病原体的理解有关，包括导致结核病和李斯特菌病等严重传染病的细菌种类。

“很多病原体都使用这个系统，”Shah说。“因此，我们的发现对我们理解各种人类病原体使用的毒力策略具有重要意义。”

Structure of a tripartite protein complex that targets toxins  to the type VII secretion system