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一种新的砖墙-细菌细胞壁中间物被发现

一种新的砖墙-细菌细胞壁中间物被发现

瑞典于默奥大学的研究人员发现了肽聚糖循环途径中一个意想不到的中间物的积累,该中间物能够调节细胞壁的合成和结构。

大多数细菌由一种叫做肽聚糖的强而有弹性的聚合物组成的保护性细胞壁保护。肽聚糖对细菌来说是必不可少的,因此,在抗生素的开发中,肽聚糖一直是人们关注的焦点。确定细菌细胞壁的新弱点作为抗生素目标是国际上对抗致病菌的最高优先事项。

随着细菌的生长,肽聚糖也需要生长。为了插入新的亚基,某些酶必须打开肽聚糖网,因此,被称为多肽类的片段被释放到细胞外环境。在感染过程中,这些多肽类物质可以被宿主作为“危险”信号检测到,从而引发高水平的免疫应答。因此,为了在宿主体内存活,许多细菌设计了机制来重新内化这些肽聚糖碎片,这一过程被称为肽聚糖回收。然而,尽管肽聚糖在阻止细菌进入宿主雷达方面的价值是毋庸置疑的,但肽聚糖的回收并不是只在感染过程中发生,正因为如此,这一过程的真正生物学意义对微生物学家来说仍然是一个谜。

费利佩·卡瓦(Felipe Cava)在瑞典分子感染医学(MIMS)的研究小组以霍乱弧菌为实验模型,研究了肽聚糖循环途径背后的遗传学和生理学。这项研究由美国康奈尔大学的托拜厄斯·多尔和哈佛医学院的马修·瓦尔多共同完成,研究结果已于4月28日发表在《细胞报告》杂志上。

科学家们发现了肽聚糖循环和合成之间的一个未被发现的联系,以促进最佳的细胞壁组装和组成。

“我们的实验室发现,肽聚糖循环途径中一个意想不到的中间物的积累能够调节细胞壁的合成和结构;因此,我们的工作为肽聚糖循环和新生生物合成途径之间的交叉提供了新的见解,”研究负责人Felipe Cava解释道。

肽聚糖的回收是通过一系列的酶的步骤完成的,其中再内化的多肽类被分解成更小的片段。这一过程的关键步骤是L, d -羧肽酶,一种清除子肽末端d -氨基酸的特殊酶。Cava实验室发现这些酶代表了肽聚糖回收和肽聚糖合成之间的“控制点”。

“几年前,我们的实验室和其他同事一起发现,霍乱弧菌能够在压力条件下产生一组不寻常的氨基酸(称为非标准d -氨基酸),例如d -蛋氨酸。在这项研究中我们发现,muropeptides修改与这些分子非规范酸是不回收LD-carboxypeptidases从而诱导中间体的积累发挥不可预见的作用在调节细胞的合成和建筑墙,”萨拉·埃尔南德斯解释说,这项研究的博士后研究员。

除了在细胞壁合成和结构调节的作用,细胞外肽聚糖片段是已知的先天免疫,器官发育和行为的重要信号。

虽然大多数肽聚糖碎片被回收再利用,但在某些条件下,细菌可以将它们释放到环境中。研究负责人Felipe Cava解释说:“与采用规范化学反应的肽聚糖片段相比,用非规范的d -氨基酸修饰的肽聚糖片段是否在王国间信号传递中传递了不同的信息,这一点很重要。”

“此外,在微生物生态学中,我们的研究结果表明,将改性的多肽释放到环境中可以介导种间肽聚糖的交叉调节。这一规定是否能够促进合作或竞争行为,这是未来需要研究的问题。”Felipe Cava总结道。

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