光驱动的细菌信号可以提供线索来抵御危险的感染

从复杂到简单，所有生命形式都有将环境线索转化为细胞行为的机制，帮助它们生存。这种普遍的活动可能是理解常见细菌如何转化为人类致命，致命感染的关键，但即使是最简单的细菌，也很难理解允许生命形态适应的多方面蛋白质传感和信号传导过程。PNAS新发表的一篇论文详细介绍了纽约城市大学研究生中心高级科学研究中心(ASRC)的研究人员如何使用蓝光和称为红细菌的细菌。解锁其中一个进程的以前未知的细节。他们的研究结果最终可以帮助药物开发者创造新颖，更有效的抗生素和抗真菌治疗。

E. litoralis是海洋居住的细菌，当它们与蓝光接触时，其细胞行为受到刺激。“我们喜欢将这些细菌作为一种研究模型，因为它们对蓝光的反应比许多其他细菌过程使用的步骤更少，”第一作者Igor Dikiy说，他是美国国立卫生研究院(NIH)国家研究服务奖的ASRC结构生物学博士后研究员倡议。“我们相信生活在肠道中的一些更复杂的致病细菌也可能从光刺激中获取线索，因此在E. litoralis中研究这种光敏过程是开始了解这些细菌如何”开启“的好地方。感染我们的能力。“

在美国国立卫生研究院和Burroughs Wellcome基金会的支持下，研究人员设计了他们的研究，以阐明细胞活动是如何在针对光照的E. litoralis细菌内发起和进行的。以前在ASRC结构生物学计划主任凯文加德纳实验室进行的研究已经完成了部分过程。例如，研究人员知道，当蓝光照射到E. litoralis细菌时，它被称为EL346的组氨酸激酶蛋白的感觉区域部分检测到。如何在该光敏感觉结构域和催化激酶结构域(或活性位点)之间传递该信号仍然是一个悬而未决的问题。它是通过像电话线这样的直接路径，还是更不寻常的东西?

为了回答这个问题，ASRC的研究人员采用了两种技术，使他们能够跟踪和确定蛋白质分子中的哪些运动参与传感和信号传递过程。使用ASRC生物分子质谱设施的设备和通过质谱法[HDX-MS]进行氢 - 氘交换的过程，研究人员能够检测到暴露于蓝光后EL346蛋白质量的变化。此外，与研究人员在康奈尔大学的国家生物医学中心高级ESR技术(ACERT)合作，研究小组利用电子自旋共振(ESR)测量暴露在蓝色后改变蛋白质的感觉和催化结构域之间的距离光。总之，这些测量使他们能够绘制出蛋白质内部控制机制的图片。

“这些研究结果的吸引力在于，这种特殊的传感信号结构对于细菌来说是独一无二的，因此这意味着我们可以利用这些结果来设计新的药物，这些药物只会影响我们所针对的细菌中的相关信号传导过程，”加德纳。

该实验室的下一个目标是研究E. litoralis 细菌细胞如何进一步响应蓝光刺激。“ASRC是该地区为数不多的能够进行这项研究的工厂之一，因为我们将专业知识，仪器和专注于跨学科研究方法的优秀组合结合起来，以解决这类具有挑战性的问题，”Gardner补充说。

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