Cell：細菌世界的針鋒相對
日期：2013-02-19 09:17:36
霍亂弧菌（Vibrio cholerae）對缺乏清潔飲用水的國家是一種禍患。銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）則讓囊性纖維化病患者深受其害。不動桿菌屬（Acinetobacter species）是一種針對易感人群感染的條件致病微生物。大腸桿菌（Escherichia coli）則是食源性疾病的罪魁禍首。
當這些細菌入侵它們的人類宿主時，它們會給人們帶來痛苦，導致死亡。然而在受到刺激時，這些病原體也會互相搏斗。在一項新研究中，來自哈佛醫學院的科學家們利用實時熒光顯微鏡捕捉了這一“細菌間針鋒相對”（Tit-for-Tat）的情景，闡明了細菌以驚人的準確性利用微小戰爭機器，選擇性反擊敵人的機制。
哈佛醫學院微生物學和分子遺傳學教授、微生物學和免疫學系主任John Mekalanos，曾在去年的研究中揭示出了霍亂弧菌借助于6型分泌系統（T6SS）戰勝同類競爭者的機制?；魜y弧菌利用這一動力納米機器刺穿微生物對手釋放了一種有毒蛋白質。Mekalanos實驗室前博士后研究人員、現任職華盛頓大學的Joseph Mougous發現，免疫蛋白有可能保護這些細菌細胞避開了這樣的攻擊。當微生物學和免疫學研究人員Marek Basler與Mekalanos在顯微鏡下觀察到這些激烈的搏斗時，才意識到這些姊妹細菌之間存在相互攻擊。
在發表在最新一期《細胞》（Cell）雜志上的一篇論文中，Basler和研究生Brian Ho進一步研究了這一現象，探尋了當細菌遭遇其他利用T6SS武器的細菌種類時所發生的事件。他們發現，銅綠假單胞菌利用同樣的聰明策略，檢測并反擊了膽敢利用T6SS武器對付它的細菌對手。
為了弄清細菌在戰場上所采用的這一戰術，三位科學家們首先讓銅綠假單胞菌與霍亂弧菌發生了爭斗。他們觀察了有無活性T6分泌系統的細菌細胞的行動機制，發現結果驚人的一致。當銅綠假單胞菌感應到武裝T6SS的霍亂弧菌時，它會迅速作出回應，用自身的T6SS炮彈在其被靶向的精確位點作出反擊。當科學家們讓霍亂弧菌細胞的T6SS失活時，銅綠假單胞菌則不會理會它們。在一項存在銅綠假單胞菌、負荷T6SS霍亂弧菌和不負荷T6SS霍亂弧菌的三方（three-way）實驗中，研究人員證實銅綠假單胞菌利用它的T6SS機器特異性地對抗了T6SS陽性霍亂弧菌，而忽視了混合菌群中其余的細菌。為了確定其他細菌是否也引發了相同的反應，科學家們針對不動桿菌和大腸桿菌也開展了實驗，并獲得了相同的結果。只有T6SS陽性的不動桿菌會受到銅綠假單胞菌的反擊，而大腸桿菌則毫發無傷。
“這確切地證實了該系統極其擅長檢測并殺死攻擊細胞，而不會導致間接傷害，”Mekalanos說。
Basler說：“有一個極好的理由來解釋這樣的高效行為：它使得細菌細胞能夠精確靶向射擊，而不會胡亂開火，從而不會造成能源浪費?！?/SPAN>
細菌生活在龐大的社區中，相互間既有合作，也有競爭。
“這有可能反映了在細胞外環境中，或甚至在人類宿主體內時，細菌形成生物膜，生存在一起，所做出的生態決定。當我們第一次開展這項研究工作時，發現細菌能以這樣一種直接和動態的方式相互反應，我們真的感到很驚訝，”Mekalanos說。
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