Nature：磷脂酶介导的残酷竞争

　　

生物通报道：Umeå大学和华盛顿大学的一项新研究显示，细菌能够在不损害自身细胞膜的基础上，合成特定的酶来降解其竞争者的细胞膜，文章发表在Nature杂志上。这一发现将帮助科学家们利用细菌自身的武器，开发新的抗菌药物。

细菌在感染过程中，会分泌出对宿主细胞和组织有害的毒素。有趣的是，细菌在与其他细菌竞争时也会采用类似的机制。细菌的分泌系统带有注射器状的结构，能够将毒素注入其他细胞。

在细菌的各种分泌系统中，VI型分泌系统对于细菌间的竞争特别重要，这一系统存在于许多细菌种属中。现在研究人员发现，细菌VI型系统分泌的特殊酶（磷脂酶），仅对竞争者有效，对自身的细胞膜无效。

瑞典Umeå大学分子生物学系的Sun Nyunt Wai教授，与华盛顿大学的Joseph D. Mougous教授合作，针对上述选择性防御机制中的相关基因和蛋白进行了研究。他们主要分析了铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）和霍乱弧菌（Vibrio cholerae）的VI型分泌系统，铜绿假单胞菌是一种会引发严重肠道、血液和肺部感染的土壤细菌，而霍乱弧菌则是一种会产生致命威胁的病原菌。

“为了抵御环境中大量的捕食者和竞争者，细菌演化出了许多防御策略。在这项研究中，我们发现细菌采用了磷脂酶，而磷脂酶能够降解细胞膜的主要磷脂成分，”Sun Nyunt Wai说。研究显示，细菌在合成这种抗菌物质的同时，还会生产一种免疫蛋白以保护自身不受毒素影响。

为了检验他们的理论，研究人员构建了缺乏该免疫蛋白的突变株。他们发现，这些突变株的细胞膜完整性严重受损，细菌被自身合成的磷脂酶毒害。

“磷脂酶通常被认为是细菌感染能力的表现，我们惊讶的发现这种酶也是细菌打击竞争者的武器。这项研究将帮助人们重新认识磷脂酶对细菌的重要性，”文章第一作者，Alistair B. Russell博士说。

抗生素的出现极大的改善了人类的健康状况，人们也日渐依赖于它，甚至曾经把抗生素当做万能灵药。然而，目前抗生素滥用所催生的超级细菌已经引起了科学界乃至公众的极大关注。而这项研究为人们提供了开发新型抗菌药物的潜在途径，将有助于缓解目前抗生素面临的耐药性危机。

 

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

Diverse type VI secretion phospholipases are functionally plastic antibacterial effectors

Membranes allow the compartmentalization of biochemical processes and are therefore fundamental to life. The conservation of the cellular membrane, combined with its accessibility to secreted proteins, has made it a common target of factors mediating antagonistic interactions between diverse organisms. Here we report the discovery of a diverse superfamily of bacterial phospholipase enzymes. Within this superfamily, we defined enzymes with phospholipase A1 and A2 activity, which are common in host-cell-targeting bacterial toxins and the venoms of certain insects and reptiles1, 2. However, we find that the fundamental role of the superfamily is to mediate antagonistic bacterial interactions as effectors of the type VI secretion system (T6SS) translocation apparatus; accordingly, we name these proteins type VI lipase effectors. Our analyses indicate that PldA of Pseudomonas aeruginosa, a eukaryotic-like phospholipase D3, is a member of the type VI lipase effector superfamily and the founding substrate of the haemolysin co-regulated protein secretion island II T6SS (H2-T6SS). Although previous studies have specifically implicated PldA and the H2-T6SS in pathogenesis3, 4, 5, we uncovered a specific role for the effector and its secretory machinery in intra- and interspecies bacterial interactions. Furthermore, we find that this effector achieves its antibacterial activity by degrading phosphatidylethanolamine, the major component of bacterial membranes. The surprising finding that virulence-associated phospholipases can serve as specific antibacterial effectors suggests that interbacterial interactions are a relevant factor driving the continuing evolution of pathogenesis.