蛋白质如何阻止细菌之间的交流

它们可能很粘，但它们是微生物的完美环境：生物膜。受到外部影响的保护，细菌可以不受干扰地生长，并引发疾病。基尔大学的科学家与汉堡 - 哈尔堡汉堡技术大学(TUHH)的同事合作，正在研究如何从一开始就防止生物膜的形成。在此基础上，可以开发替代抗生素，因为许多病原体已经对大多数商业上使用的抗生素具有抗性。生物学家在科学杂志“微生物学前沿”中发表了他们的发现。他们的研究表明，自然界的策略在抑制生物膜方面特别有效。

漂浮在洗衣机洗涤剂抽屉上的水，牙菌斑或粘糊糊的黑色涂层上的薄层：当细胞附着于表面时，生物膜起源，并将自身组织成嵌入细胞外基质中的协调的三维聚生体。当在医疗设备或植入物上形成生物膜时，它变得有问题。引发疾病的致病细菌构成特别严重的威胁，因为当在生物膜内生长时，它们不能用正常的抗生素治疗。因此：“预防疾病的一种方法是首先停止生物膜形成，”根据基尔大学普通微生物研究所的Ruth Schmitz-Streit教授的说法。

为了协调自身并在表面上建立聚集体，细菌必须通过信号分子(所谓的“自诱导物”)相互通信。如果这种通信中断，则不能形成生物膜。这种称为“群体感应”(QS)的细胞间通信可受破坏性生物分子(“群体猝灭”或QQ蛋白)的影响。“蛋白质可以分解这些信号分子，或者修改它们使它们不再起作用，”Schmitz-Streit解释说。因此，由联邦教育和研究部(BMBF)资助的这项研究的目的是找到尽可能有效地破坏细菌间通讯的QQ蛋白。

与之前的研究相比，来自基尔大学的Ruth Schmitz-Streit教授和Nancy Weiland-Bräuer博士将研究重点放在实验室外的自然环境中。“因为在自然界中发生的原理已经在很长一段时间内得到发展和建立，因此特别有效，”Schmitz-Streit说。研究小组通过宏基因组学方法证明了这一点：他们从海水，冰川，水母或洗衣机的生物膜残留物中取样。他们从样品中提取出完整的DNA，并以此为基础鉴定具有分解信号分子或使其无效的蛋白质的蛋白质。

在这样做时，Schmitz-Streit和Weiland-Bräuer确定，在海洋环境样本中，可以阻止细胞间通信的QQ蛋白数量极高 - 高于陆地样本。“作为最古老的生态系统，海洋系统 - 包括海洋，水或藻类 - 非常富含新的未被发现的物质。它为生物活动和QQ机制提供了巨大的潜力，”Schmitz-Streit说。

该研究小组发现了更多：通讯破坏蛋白QQ-2在调查过程中证明自己特别有效。“这种蛋白质非常结实，可以预防许多不同类型的生物膜，”Weiland-Bräuer解释道。以前的研究更侧重于破坏特定的细菌语言。“相比之下，QQ-2蛋白质的定向是'通用语言'，可以破坏不同细菌的交流。这使它成为'一般麻烦制造者'。”

这项基础研究提供了重要的结果，可能导致未来的生物技术和医学应用。如果可以故意破坏致病细菌的传播，它可以防止细菌形成生物膜并引发疾病。鉴于致病菌对抗生素的抗性增加，天然QQ机制的有效作用可能是药物开发的有效方法。

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