Cell：挑戰(zhàn)常規(guī)！細菌給它們的盟友提供武器

2016年09月17日訊 細菌利用被稱作VI型分泌系統(tǒng)（Type VI secretion system, T6SS）的分子標槍抵抗它們的競爭者。當發(fā)射這種武器時，它們無意間也會攻擊它們的同類。然而，在一項新的研究中，來自瑞士巴塞爾大學生物中心的Marek Basler教授報道存在親緣關系的細菌菌株受益于這種武器攻擊。它們循環(huán)使用這種分子標槍中的蛋白組分，并且利用這些組分構建它們自己的武器。相關研究結果于2016年9月8日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標題為“Type VI Secretion System Substrates Are Transferred and Reused among Sister Cells”。

很多細菌擁有向敵人和競爭對手開火的分子標槍，因而讓它們不再發(fā)揮作用，這些納米標槍的尖端裝載有導致它們的敵手死亡的毒性分子。然而，有時存在密切親緣關系的細菌也遭到攻擊。

在這項新的研究中，Basler團隊首次證實與它們的敵人相反的是，與它們存在密切親緣關系的細菌實際上從這種攻擊中獲得益處：在注入T6SS之后，這些細菌能夠重新使用特異性的蛋白來產(chǎn)生它們自己的分子標槍。因此，存在親緣關系的細菌菌株彼此間相互幫助來擴大它們的彈藥庫和抵抗它們的競爭者。

細菌攻擊它們的競爭對手---和它們的盟友

T6SS穩(wěn)固地附著到細菌的細胞壁上。這種攜帶鋒利尖端的微型標槍被一種柔韌的鞘包圍著。Basler在描述這種機制時說道，“當細菌發(fā)射它們的標槍時，這種鞘在僅僅幾微秒內快速地收縮，將這種標槍從細胞中噴射出去，并將它注射進旁邊的細菌中。這些攻擊者隨后回收利用殘留在細胞中的標槍蛋白。”在這種策略中，細菌也攻擊存在親緣關系的細菌菌株，而被攻擊的細菌菌株也執(zhí)行與發(fā)起攻擊的細菌相同的任務：它們將標槍拆解為它們的蛋白組分，然后回收利用這些組分以便組裝成新的T6SS。

回收利用就是一切：細菌也給沒有武裝保護的盟友提供武器

利用作為霍亂病原體的霍亂弧菌為研究對象，研究人員首次證實存在密切親緣關系的細菌通過這種分子標槍攻擊和回收利用其中的蛋白組分來分享它們的蛋白。為此，他們將缺乏產(chǎn)生分子標槍所需蛋白的T6SS缺陷性細菌與正常的產(chǎn)生T6SS的霍亂弧菌混合在一起。論文第一作者Andrea Vettiger解釋道，“關于霍亂弧菌的一種特殊事情是它一直在組裝分子標槍，并且無目標地發(fā)射它們。如果一種T6SS缺陷性細菌被隨機地擊中，那么它將這種分子標槍拆解為它的單個組分：軸蛋白和尖端蛋白，然后重新組裝成它自己的功能性標槍?！?/p>

轉運進來的與分子標槍尖端相連的毒素也能夠被遭受攻擊的細菌細胞所回收利用。甚至不再產(chǎn)生任何蛋白的細菌能夠通過重新使用附近的與它們存在親緣關系的細菌菌株提供的分子標槍蛋白，組裝成T6SS。

細菌一起抵抗它們的競爭對手

此外，研究人員觀察到存在親緣關系的細菌菌株彼此之間也相互合作，攜手抵抗不受歡迎的競爭對手。因此，兩種弧菌屬細菌能夠合作殺死它們的競爭對手，即便它們當中的一種缺乏單個T6SS組分或者與分子標槍尖端相連接的毒素。Basler說，“盡管我們僅在實驗室條件下觀察到這種細菌間的互補作用，但是我們堅信這種合作在自然界中發(fā)揮著重要作用，而且也給一些細菌菌群提供一種存活優(yōu)勢?！?/p>

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