细菌可能非常具有攻击性。配备了一系列令人印象深刻的机械和生化武器，他们在与敌人作战时不会乱来。这些武器中值得注意的是VI型分泌系统(T6SS)，这是一种在许多革兰氏阴性细菌中发现的嵌入膜的纳米机器。针状系统通过向原核和真核细胞注射有害蛋白质(效应物)，例如成孔毒素和核酸酶，帮助细菌对抗原核和真核细胞。

T6SSs还以其他方式促进细菌存活，包括促进资源(如金属)的获取。随着研究人员了解这些微生物武器，他们正在探索如何使用它们来生产疫苗、合成新型抗菌剂等。

刺杀：T6SS结构和机制

T6SS是九种已知的细菌分泌系统之一，可将蛋白质从细菌细胞内部转运到外部环境或另一个细胞。每个分泌系统的结构、活性和用途略有不同——T6SS的主要功能是破坏其他细菌，但它也调节细菌与真核细胞的相互作用。

编码T6SS的基因存在于超过25%的革兰氏阴性细菌中。该系统由一根可收缩的带鞘针组成，它跨越细菌细胞的内膜和外膜。T6SS激活的时间和地点取决于各种环境线索，包括群体感应、pH值和温度变化等。当部署T6SS时，针会射出以刺穿邻近的细胞，并将致命的效应物传递给微生物对手。这使得细菌能够杀死它们的竞争对手，并释放空间和资源供它们自己使用。

一般来说，携带一堆有毒化合物是有风险的。携带一种或多种T6SS的细菌——鼠疫耶尔森氏菌是鼠疫的病原体，最多有六种——必须能够保护自己免受携带的效应物的侵害。通常，保护以免疫蛋白的形式出现。这些蛋白质与细胞中的效应物结合并使其失活。免疫蛋白还可以保护细菌免受其他细胞的攻击：如果细菌具有与攻击者的效应子相匹配的免疫蛋白，它就会受到保护。通过这种方式，可以防止细菌杀死具有必需免疫蛋白的亲属，同时消除“非自身”细胞。还有免疫蛋白独立形式的自我保护和防御，例如应激反应的激活。

T6SS在原核生物群落中的功能

T6SS介导的战争有助于确定哪些微生物在激烈竞争的环境中生存，例如肠道。在这里，成千上万的细菌争夺有限的空间和营养壁龛;那些拥有T6SS的人可能比他们的竞争对手更有优势。例如，肠道微生物群中丰富的脆弱拟杆菌使用其T6SS对抗其他人类肠道拟杆菌(脆弱拟杆菌和大多数革兰氏阴性肠道细菌所属的目)。

在这种情况下，T6SSs促进了对病原菌的定植抵抗，并帮助入侵者克服它。最近的一项研究表明，小鼠肠道病原体柠檬酸杆菌(人类致病性大肠杆菌的模型)使用T6SS通过靶向共生肠杆菌科来定殖小鼠肠道。反过来，常驻大肠杆菌使用T6SS来对抗啮齿类啮齿动物的入侵。人类病原体，如鼠伤寒沙门氏菌和霍乱弧菌，也使用它们的T6SS杀死常驻微生物物种并偷偷进入社区。

T6SS在定植抗性中的作用不仅限于动物宿主——它也适用于植物相关微生物群和病原体。此外，T6SSs除了调节细菌的殊死搏斗外还有其他功能。例如，细菌可以从T6SS分泌蛋白质，从它们的环境中获取金属离子(例如，锌和铁，这在许多细胞过程中很重要)并将它们返回细胞，从而实现资源获取和生存。此外，T6SS介导的猎物细胞裂解释放出可被攻击者吸收的DNA，这可能促进抗生素抗性基因的细菌间转移。

虽然T6SS主要与其抗菌能力有关，但它也可以靶向真核细胞(例如，哺乳动物细胞和真菌)。在这方面，T6SS分泌的效应子对病原体毒力和感染具有重要意义。事实上，当T6SS于2006年首次在霍乱弧菌中被发现时，它被证明可以分泌对哺乳动物巨噬细胞产生细菌细胞毒性所需的蛋白质。直到后来它的抗菌能力才被发现。

从那时起，各种T6SS效应子已被证明可以影响宿主对细菌病原体的反应和毒力。例如，肠出血性大肠杆菌(EHEC)是一种食源性病原体，通过其T6SS分泌过氧化氢酶，促进其在巨噬细胞中的存活。过氧化氢酶KatN可减少破坏细菌细胞的活性氧物质的巨噬细胞产生。Francisellatularensis是一种细胞内病原体，也是兔热病的病因，它同样分泌一种T6SS效应物，可在体外调节单核细胞中促炎细胞因子TNF-α的水平，暗示其潜在的免疫调节功能。

T6SSs还调节真菌-细菌关系，这样做可能会影响宿主-微生物相互作用的结果。例如，鲍曼不动杆菌从其T6SS释放一种DNase，靶向真菌细胞的细胞核，导致细胞死亡。另一个例子：粘质沙雷氏菌是一种机会性病原体，它会释放抗真菌效应物，破坏真菌细胞的膜和营养吸收，包括致病性念珠菌属。

利用T6SS

T6SSs为细菌做了很多工作，现在科学家们正在研究它们如何对人类也起作用。在2016年的一项研究中，研究人员表明，抗原(即能够产生免疫反应的蛋白质)与来自大肠杆菌和霍乱弧菌的T6SS鞘蛋白融合产生了基于T6SS的纳米颗粒，可作为运载工具用于疫苗。此外，科学家们最近在非致病性细菌V.natriegens中表达了一种T6SS，它可以通过外部信号(即阿拉伯糖)打开/关闭。基于T6SS的系统可以很容易地被操纵以释放多种效应物并为新的抗菌治疗的开发提供信息。

在开发新型抗生素时，T6SS本身可能是一个可行的目标。这种抗菌剂可以通过阻止T6SS相关毒力因子的释放，有效地“解除”致病菌的武装。该系统在生物控制方面也有影响(即，使用生物体来控制植物病原体)。例如，恶臭假单胞菌的T6SS是一种土壤细菌和成熟的生物防治剂，是微生物杀死病原体能力的核心。因此，在选择和开发向前推进的药剂时，应考虑生物防治的T6SS机制。

目前，T6SS的上述用途仍处于概念阶段。尽管如此，与科学中的任何事物一样，关于不同细菌物种中T6SS的结构和功能还有很多需要了解的地方。有了这种理解，就会对其潜在应用有更坚定的把握。

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