Nature：揭示革兰氏阴性菌依赖细胞壁来同步构建外膜，有助开发新的抗生素

1. 肽聚糖
2. 革兰氏阴性菌
3. BamA
4. 外膜
5. 细胞壁

来源：生物谷原创 2022-06-20 17:15

这项新的研究显示网状肽聚糖---由氨基酸和糖组成---的年龄是关键因素。

在一项新的研究中，来自纽卡斯尔大学和牛津大学的研究人员发现革兰氏阴性菌依赖细胞壁来同步构建包围着细菌的保护层---外膜（outer membrane），并在这种保护层中发现了一个潜在的致命弱点，这可能有助于开发下一代抗生素。他们发现革兰氏阴性菌依赖细胞壁来同步构建外膜。相关研究结果于2022年6月15日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Peptidoglycan maturation controls outer membrane protein assembly”。论文通讯作者为波士顿儿童医院干细胞项目的Fernando Camargo博士。论文通讯作者为纽卡斯尔大学的Waldemar Vollmer教授和牛津大学生物化学系的Colin Kleanthous教授。论文第一作者为纽卡斯尔大学的Federico Corona博士和牛津大学生物化学系的Gideon Mamou博士。

世界卫生组织（WHO）已经宣布抗菌素耐药性（Antimicrobial Resistance, AMR）是全球十大公共卫生威胁之一。一些细菌已经对所有已知的抗生素产生了耐药性。特别有问题的是耐多药的革兰氏阴性菌，如大肠杆菌、铜绿假单胞菌以及可引起肺炎和败血症的肺炎克雷伯菌。它们的外膜位于细胞壁之外，并排除了许多类型的靶向细菌细胞壁的抗生素。

这项新的研究显示，由一种称为肽聚糖（peptidoglycan）的坚韧材料组成的细菌细胞壁，通过一种称为BamA的基本生物生成蛋白，对将新蛋白引入外膜的位置施加了惊人的控制。这有助于细菌协调细胞壁和外膜，这对它们的生长方式至关重要。

Vollmer教授解释说，“细菌很小，却有很高的内部压力，就像汽车轮胎一样。它们有一个强大的细胞壁来承受这种压力，防止它们爆裂，同时仍然允许它们生长和分裂。我们首次揭示的是随着它们的生长，细胞壁的扩张过程如何与它之外的外膜的扩张过程联系起来。”

细胞壁在外膜蛋白（OMP）生物发生中起着关键作用。图片来自Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-04834-7。

这项新的研究显示网状肽聚糖---由氨基酸和糖组成---的年龄是关键因素。主要发生在细菌细胞两极（末端）的“旧”肽聚糖完全关闭了新的外膜蛋白生物生成。相比之下，主要出现在细菌细胞即将分裂的地方的“新”肽聚糖，允许最大数量的外膜生长。这种简单而优雅的机制确保了细菌对细胞壁和外膜保持严格的控制。

Kleanthous教授补充说，他们“从未怀疑革兰氏阴性菌如此依赖细胞壁来协调外膜的生长。破坏这种交谈将真正'打开’革兰氏阴性菌，使它们容易受到外膜会排斥的抗生素的伤害”。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1. Gideon Mamou et al. Peptidoglycan maturation controls outer membrane protein assembly. Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-04834-7.

2. Mechanism of expanding bacteria revealed
https://www./press/articles/latest/2022/06/mechanismofexpandingbacteriarevealed/