大肠杆菌国防机密泄露

康奈尔大学的研究人员发现了大肠杆菌如何通过在蛋白质中用荧光信标标记细胞来抵抗抗生素和其他毒素。这对细菌来说可能不是好消息。

当不需要的分子出现时，细菌细胞会通过细胞壁打开隧道并“流出”，或者吸引入侵者。

“长期以来，人们一直认为这些隧道是动态组装的，”化学和化学生物学教授陈鹏说。“现在我们看到他们了。”

这项研究的结果可能会导致一种“混合”抗生素来对抗抗生素抗性细菌的方法。他建议：“一是抑制隧道的集结，二是杀灭细菌。”

为了研究细菌的防御过程，康奈尔大学的陈和同事选择了一株大肠杆菌，它能泵出铜原子，否则会毒害细菌。研究人员通过基因工程对其进行了基因改造，在编码防御蛋白的DNA中增加了一个额外的编码荧光分子的DNA序列。

在强大的显微镜下，他们将细菌细胞暴露在含有铜原子的环境中，并定期用红外激光切割细胞以诱导荧光。在闪烁的灯光下，他们有一部“电影”展示了标记蛋白在细胞中的行进位置。他们进一步对各种蛋白质进行基因工程改造，以开启和关闭它们的金属结合能力，并观察其效果。

他们的研究报告发表在6月12日的《美国国家科学院院刊》早期网络版上。康奈尔大学的研究人员还与休斯顿大学、亚利桑那大学和加州大学洛杉矶分校的科学家合作。

关键蛋白称为CusB，存在于周质，即构成细菌细胞壁的内膜和外膜之间的空间。当CusB与入侵者结合——在这个实验中是铜原子——穿过多孔外膜时，它会改变形状，使自己粘附在内膜和外膜中两种相关的蛋白质之间，形成一种叫做CusCBA的复合物，充当穿过细胞壁的隧道。蛋白质有捕捉入侵者并将其推倒的机制。

将隧道内膜和外膜锁定在一起会使周质不灵活并干扰其正常功能。研究人员指出，隧道只能在需要时组装，而不是永久固定在适当的位置，这给了电池优势。

这种防御有毒金属的机制也可以解释细菌如何通过改变防御蛋白来识别抗生素耐药性。研究人员认为，其他种类的细菌可能也有类似的机制。