约翰霍普金斯大学医学院的研究人员在研究淡水湖和土壤中的细菌时，发现了一个“令人惊讶”的发现，他们确定了一种蛋白质在维持细菌形状方面发挥着重要作用。由于细菌细胞外壳或外壳的完整性是其生存的关键，这一发现可能会推动寻找新的、更好的抗生素。

这项研究于 8 月 15 日发表在《mBio》杂志上，表明一种被广泛研究的细菌——Caulobacter crescentus——中一种名为 OpgH 的蛋白质的缺失会引发一系列活动，破坏保护细菌的气泡状细胞膜，导致细胞死亡。

OpgH 是一种酶，能产生含葡萄糖的分子，即渗透调节周质葡聚糖 (OPG)，它能填充保护性细胞膜之间的凝胶状空间。

“在我们的实验中，当我们除去柄杆菌中的蛋白质 OpgH 时，这种蛋白质会停止产生 OPG 糖分子，这样细菌就无法存活，”该研究的资深作者、约翰霍普金斯大学医学院生物化学教授 Erin Goley 博士说。

虽然人们普遍认为新月柄杆菌本身不会导致疾病，但革兰氏阴性细菌(位于封闭的壳状膜中的细菌)中大量发现的 OPG 在抗生素耐药性和疾病结果中发挥着作用。

因此，更好地了解糖分子在革兰氏阴性细菌(包括柄杆菌)中的作用的努力被视为有助于开发针对具有 OPG 的致病细菌(包括布鲁氏菌、假单胞菌、沙门氏菌和大肠杆菌)的新药。

Goley 指出，如果制造或修饰这些糖分子的蛋白质对细菌生存至关重要，那么它们本身就可能是抗生素的良好药物靶标。或者，在 OPG 并非必不可少的生物体中，针对 OPG 通路某些部分的药物可能会使细胞对现有抗生素敏感，她说。

在这项研究中，科学家使用了一种名为诱导启动子的分子工具，调低了柄杆菌中 OpgH 蛋白的存在，以观察其对细菌细胞形状的影响，以及 OpgH 蛋白的缺失如何影响称为 CenKR 的信号通路，该通路可识别和修复细胞膜中的问题。

他们还操纵细胞产生过多的蛋白质 CenR，从而过度激活负责调节细胞包膜形状的 CenKR 通路。

在调高或调低 OpgH 或 CenR 蛋白后，科学家将细菌细胞放在凝胶垫上，防止它们移动。然后，研究人员使用专门的显微镜观察它们的形状和活动。

“我们发现，当我们调低 OpgH蛋白并停止产生糖 OPG 分子，或者过度激活维持细胞包膜的 CenKR 信号通路时，它们就会变形，”Goley 说。

“然后我们还研究了一些有助于细胞生长和保持细胞形状的分子因子的位置，”她说。“这些分子因子没有处于正确的位置，这表明 OpgH 和 CenR 对维持细胞形状至关重要。”

戈利说，一旦细胞膜失去形状，所有细菌最终都会爆裂并死亡。

“我们建立了一个模型，说明消耗 OPG 或激活信号通路如何影响细胞形状和生长，”Goley 说。

虽然描述糖分子在柄杆菌细胞结构中的作用是重要的第一步，但 Goley 警告说“需要一些时间才能全面了解它们在革兰氏阴性细菌中如何发挥作用。”

在柄杆菌中，糖分子类似于闭合的环，而在大肠杆菌中，它们看起来像树，树枝从链状结构中伸出。她说，了解它们的形状以及与分子相关的所有装饰可以帮助研究人员表征细胞包膜。

“在下一阶段的研究中，我们希望研究制造、修饰和分解这些分子的所有酶，这样我们就可以全面了解它们的代谢以及它们如何维持细胞膜，”戈利说。“一旦我们揭示了这些酶如何发挥作用，那就太好了，因为这些都是药物可以针对的。”

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