Cell：挑战常规！细菌给它们的盟友提供武器

Cell：挑战常规！细菌给它们的盟友提供武器

来源：生物谷 2016-09-16 10:32设计—实验—发表，一个“梅斯科研无忧购”全搞定


2016年9月16日/生物谷BIOON/--细菌利用被称作VI型分泌系统（Type VI secretion system, T6SS）的分子标枪抵抗它们的竞争者。当发射这种武器时，它们无意间也会攻击它们的同类。然而，在一项新的研究中，来自瑞士巴塞尔大学生物中心的Marek Basler教授报道存在亲缘关系的细菌菌株受益于这种武器攻击。它们循环使用这种分子标枪中的蛋白组分，并且利用这些组分构建它们自己的武器。相关研究结果于2016年9月8日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Type VI Secretion System Substrates Are Transferred and Reused among Sister Cells”。


很多细菌拥有向敌人和竞争对手开火的分子标枪，因而让它们不再发挥作用，这些纳米标枪的尖端装载有导致它们的敌手死亡的毒性分子。然而，有时存在密切亲缘关系的细菌也遭到攻击。


在这项新的研究中，Basler团队首次证实与它们的敌人相反的是，与它们存在密切亲缘关系的细菌实际上从这种攻击中获得益处：在注入T6SS之后，这些细菌能够重新使用特异性的蛋白来产生它们自己的分子标枪。因此，存在亲缘关系的细菌菌株彼此间相互帮助来扩大它们的弹药库和抵抗它们的竞争者。


细菌攻击它们的竞争对手---和它们的盟友


T6SS稳固地附着到细菌的细胞壁上。这种携带锋利尖端的微型标枪被一种柔韧的鞘包围着。Basler在描述这种机制时说道，“当细菌发射它们的标枪时，这种鞘在仅仅几微秒内快速地收缩，将这种标枪从细胞中喷射出去，并将它注射进旁边的细菌中。这些攻击者随后回收利用残留在细胞中的标枪蛋白。”在这种策略中，细菌也攻击存在亲缘关系的细菌菌株，而被攻击的细菌菌株也执行与发起攻击的细菌相同的任务：它们将标枪拆解为它们的蛋白组分，然后回收利用这些组分以便组装成新的T6SS。


回收利用就是一切：细菌也给没有武装保护的盟友提供武器


利用作为霍乱病原体的霍乱弧菌为研究对象，研究人员首次证实存在密切亲缘关系的细菌通过这种分子标枪攻击和回收利用其中的蛋白组分来分享它们的蛋白。为此，他们将缺乏产生分子标枪所需蛋白的T6SS缺陷性细菌与正常的产生T6SS的霍乱弧菌混合在一起。论文第一作者Andrea Vettiger解释道，“关于霍乱弧菌的一种特殊事情是它一直在组装分子标枪，并且无目标地发射它们。如果一种T6SS缺陷性细菌被随机地击中，那么它将这种分子标枪拆解为它的单个组分：轴蛋白和尖端蛋白，然后重新组装成它自己的功能性标枪。”


转运进来的与分子标枪尖端相连的毒素也能够被遭受攻击的细菌细胞所回收利用。甚至不再产生任何蛋白的细菌能够通过重新使用附近的与它们存在亲缘关系的细菌菌株提供的分子标枪蛋白，组装成T6SS。


细菌一起抵抗它们的竞争对手


此外，研究人员观察到存在亲缘关系的细菌菌株彼此之间也相互合作，携手抵抗不受欢迎的竞争对手。因此，两种弧菌属细菌能够合作杀死它们的竞争对手，即便它们当中的一种缺乏单个T6SS组分或者与分子标枪尖端相连接的毒素。Basler说，“尽管我们仅在实验室条件下观察到这种细菌间的互补作用，但是我们坚信这种合作在自然界中发挥着重要作用，而且也给一些细菌菌群提供一种存活优势。