引起疾病的细菌，即所谓的病原体，会制定各种策略来利用人类细胞作为宿主，为自己谋利。杜塞尔多夫海因里希海涅大学 (HHU) 的生物学家团队与医学专家和结构测定和成像专家一起，发现了细菌肺炎衣原体 (简称：C. pneumoniae) 所采用的攻击策略。

他们在《自然通讯》上发表的文章中描述了这种细菌使用的分子机制。

衣原体感染人类和动物宿主细胞。例如，肺炎衣原体通过飞沫传播并攻击呼吸道，引起支气管炎、哮喘或肺炎。然而，这些病原体也与阿尔茨海默病、赖特病、动脉硬化和肺癌等继发性疾病有关。

在胡斯赫德大学，功能微生物基因组学研究所高级教授 Johannes H. Hegemann 博士领导的研究小组对这种细菌的感染机制进行了研究。

Hegemann 的研究小组与结构研究中心 (CSS)、高级成像中心 (CAi) 以及医学院生物化学和分子生物学 II 研究所(研究小组由 Reza Ahmadian 教授领导)合作。

研究人员首次描述了肺炎衣原体穿透人体细胞的结构和功能方法：它模仿人体细胞的分子结构(“分子模拟”)并利用其进行攻击。

细菌只能在宿主细胞内繁殖。为了实现这一点，它需要诱导细胞的运输机制将其纳入宿主体内——也称为内吞作用。在这个过程中，细胞膜向内弯曲，包围要运输到细胞中的小块物质，然后在细胞内发芽，形成一个包含该物质的膜包裹囊泡。

这一过程中的关键元素是细胞内肌动蛋白细胞骨架，它为内吞作用提供所需的能量。这一过程由人类蛋白质 Cdc42 与特定激活剂 (N-WASP) 结合引发。

本文主要作者 Fabienne Kocher 是生物学博士生，也是曼彻斯特研究生院“感染分子 IV”的成员，她解释了肺炎衣原体如何劫持内吞作用以达到自己的目的。“一旦病原体与人类细胞外部结合，它就会将衣原体蛋白‘SemD’注入其未来宿主体内。然后，SemD 从内部与形成的囊泡膜结合，激活肌动蛋白细胞骨架，使质膜完全吞噬大型衣原体。”

这会改变内吞作用，使细菌受益，因为该过程通常不是为了运输像整个细菌这样的大结构。

该研究的通讯作者 Hegemann 教授表示：“我们想知道各种分子结构如何相互作用，以及衣原体如何发展到尽可能有效地感染人类细胞。事实上，细菌蛋白 SemD 是针对 N-WASP 进行最佳定制的：它与 N-WASP 结合的关键部分与 Cdc42 完全相同，并且结合效果甚至比正常的激活剂 Cdc42 更好。”

医学院的 Ahmadian 教授补充道：“我们还能够证明 SemD 甚至可以取代已经与 N-WASP 结合的 Cdc42，因此它可以与自身结合。”

为了确定结构，研究人员用 N-WASP 培养了微小的 SemD 晶体，然后检查了结构。CSS 的 Sander Smits 教授领导的团队负责这项工作。“为了实现这些复杂的测量，需要最先进的技术设备，最重要的是相应的人员。并不是每个实验室都能集中基础设施设备和人员专业知识。需要像 HHU 建立的 CSS 这样的特殊中心。”

Kocher 表示：“我们希望未来能够开发出能够阻止细菌和人类蛋白质之间这种高度特异性相互作用的药剂，从而阻止肺炎衣原体感染。”

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