一个陈年老问题：食肉细菌如何识别猎物？

一项新的研究解决了微生物学中一个长期存在的谜团，揭示了弓形蛭弧菌是如何利用纤维状蛋白质捕获各种各样的目标，从而先于其他细菌生存的。这一发现开辟了这些捕食者在医疗保健，食品和环境中对抗有害细菌的潜在用途，代表了天然抗菌策略发展的重大飞跃。

　　

根据一项新的研究，一个存在了几十年的谜团——天然抗菌掠食性细菌是如何识别并杀死其他细菌的——可能已经得到了解决。

在《Nature Microbiology》杂志上发表的一项研究中，伯明翰大学和诺丁汉大学的研究人员发现了天然抗菌掠食性细菌(称为Bdellovibrio bacterivorous)是如何在其表面产生纤维状蛋白质来诱捕猎物的。

这一发现可能使科学家们能够利用这些捕食者来瞄准并杀死导致医疗保健、食物腐败和环境问题的问题细菌。

伯明翰大学结构生物学教授Andrew Lovering说:“自20世纪60年代以来，人们就知道Bdellovibrio bacterivorous会通过进入目标细胞并从内部吃掉它们，然后再爆发出来，从而猎杀其他细菌。困扰科学家们的问题是:“当我们知道它们的目标细菌有多么多样化时，这些细胞是如何形成牢固的附着的?”’”

来自诺丁汉大学生命科学学院的Lovering教授和Liz Sockett教授在这一领域已经合作了近15年。Sockett实验室的本科生Sam Greenwood和博士生Asmaa Al-Bayati发现，Bdellovibrio predators捕食者在入侵猎物时，会留下一个坚固的囊泡(捕食者细胞外壳的“被挤压”的一部分)，这一发现取得了突破。

囊泡和纤维在捕食中的作用

Liz Sockett教授解释说:“囊泡创造了一种气闸或锁孔，允许Bdellovibrio bacterivorous进入猎物细胞。然后我们能够从死去的猎物中分离出这个囊泡，这在这个领域是第一次。对囊泡进行分析，以揭示在捕食者/猎物接触之前事件中使用的工具。我们认为这有点像锁匠把镐头或钥匙留在锁眼里作为证据。通过观察囊泡内容物，我们发现，由于Bdellovibrio bacterivorous不知道它会遇到哪种细菌，它在表面部署了一系列类似的猎物识别分子，创造了许多不同的‘钥匙’来‘解锁’许多不同类型的猎物。”

高级分子分析与工程

研究人员随后对这些分子进行了单独分析，证明它们形成了长纤维，大约是普通球状蛋白质的十倍长。这使它们能够在一定距离内行动，并“感觉”到附近的猎物。

实验室总共检测到21种不同的纤维。研究人员Simon Caulton博士、Carey Lambert博士和Jess Tyson博士研究了它们是如何在细胞和分子水平上运作的。他们得到了Paul Radford和Rob Till的纤维基因工程的支持。然后，研究小组开始尝试将一种特定的纤维与一种特定的猎物表面分子连接起来。找出哪种纤维与哪种猎物相匹配，可以实现一种工程方法，看到定制的捕食者针对不同类型的细菌。

Lovering教授继续说道:“因为我们所研究的捕食者菌株来自土壤，它的杀伤范围很广，这使得识别这些纤维和猎物对非常困难。然而，在第五次寻找伴侣的尝试中，我们在猎物细菌的外部发现了一种化学特征，它与纤维尖端非常吻合。这是第一次将Bdellovibrio bacterivorous的特征与猎物选择相匹配。”

这一领域的科学家现在将能够利用这些发现来研究他们研究的不同捕食者使用哪一组纤维，并可能将这些纤维归因于特定的猎物。提高对这些捕食细菌的了解，可以使它们被用作抗生素，杀死那些降解食物或对环境有害的细菌。

Lovering教授总结道:“我们知道这些细菌是有帮助的，通过充分了解它们是如何运作和寻找猎物的，它打开了一个充满新发现和新可能性的世界。”

参考文献:“Bdellovibrio bacteriovorus uses chimeric fibre proteins to recognize and invade a broad range of bacterial hosts” by Simon G. Caulton, Carey Lambert, Jess Tyson, Paul Radford, Asmaa Al-Bayati, Samuel Greenwood, Emma J. Banks, Callum Clark, Rob Till, Elisabete Pires, R. Elizabeth Sockett and Andrew L. Lovering, 4 January 2024, Nature Microbiology.