單細胞敢死隊是細菌感染的先鋒

一旦致病菌進入宿主體內(nèi)，它就會啟動一系列防御和攻擊機制，擴散、侵入并定居于更深的組織和器官。這包括分泌一系列破壞宿主細胞防御的有毒蛋白質(zhì)。革蘭氏陰性細菌可以引發(fā)嚴(yán)重感染，并且對抗生素的耐藥性越來越強。在革蘭氏陰性細菌中，有毒蛋白質(zhì)面臨著跨越細菌和宿主的幾個細胞屏障以最終到達目的地的挑戰(zhàn)。為此，細菌發(fā)展了許多專門的分泌系統(tǒng)。有些可以分泌多種毒素，幾乎在所有細菌中都有發(fā)現(xiàn)，而另一些只在少數(shù)細菌中被發(fā)現(xiàn)。許多較小毒素的分泌機制已經(jīng)建立。對于較大的細菌就不是這樣了，比如由臭名昭著的耶爾森氏菌產(chǎn)生的Tc毒素，它也包括導(dǎo)致鼠疫和結(jié)核病的病原體。

“幾十年來，巨大的Tc毒素是如何到達最終目的地的一直是個謎。在之前的電子冷凍顯微鏡研究中，我們獲得了Tc毒素的第一個3D結(jié)構(gòu)，我們已經(jīng)可以利用類似注射器的注射機制，弄清楚它是如何繞過最后一道屏障——宿主膜的?，F(xiàn)在，我們能夠完成這幅圖，并展示這些毒素如何以一種真正壯觀的方式克服將細菌內(nèi)部與環(huán)境分開的三個障礙，”Stefan Raunser說。

爆炸的細菌

在他們最近的工作中，Raunser和他的團隊?wèi)?yīng)用了幾種技術(shù)的前沿組合來研究昆蟲病原體耶爾森氏菌產(chǎn)生的Tc毒素YenTc的分泌，這對這種細菌物種建立感染至關(guān)重要。最大的挑戰(zhàn)是最初確定哪種已知的分泌機制是細菌用于此目的的。為此，科學(xué)家們使用靶向基因組編輯技術(shù)一個接一個地敲除了所有可疑的分泌系統(tǒng)。當(dāng)所有的基因敲除都無法阻止毒素的釋放時，同樣的技術(shù)被用于修飾毒素，使其分泌可以可視化——這次成功了。

該研究的第一作者Oleg Sitsel說:“看著一些細菌爆炸釋放毒素，真是靈光一現(xiàn)?！弊屑毜牡鞍踪|(zhì)組學(xué)分析最終揭示了一個ph敏感的負責(zé)毒素釋放的10型分泌系統(tǒng)，這是最近才建立的一類蛋白質(zhì)輸出機制。隨后的低溫電子斷層掃描分析可視化了這種分泌系統(tǒng)如何通過一種以前未知的裂解模式來出口細胞內(nèi)容物，這種模式克服了圍繞革蘭氏陰性細菌的三個障礙。

戰(zhàn)士細胞

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，只有一小部分特殊的細菌細胞通過付出最終的代價(即死亡)來產(chǎn)生和輸出毒素。但是，是什么導(dǎo)致這些被作者稱為“戰(zhàn)士細胞”的細胞首先擴大并產(chǎn)生一種含有YenTc的致命毒素雞尾酒，然后為了戰(zhàn)友的利益而自殺呢?科學(xué)家們首先確定戰(zhàn)士細胞的外觀與溫度、營養(yǎng)物質(zhì)和細胞密度有關(guān)。然后，他們發(fā)現(xiàn)了一種溫度敏感的基因開關(guān)，它使毒素的產(chǎn)生與分泌系統(tǒng)的產(chǎn)生同步，并將“正?！奔毎兂伤鼈兊摹笆勘值堋?。毒素的大量生產(chǎn)與細胞的擴大相結(jié)合，確保了為了細菌群體的更大利益，只需要犧牲很少的個體，這是一種極其有效的策略。

“我們懷疑正常細胞在攝入昆蟲宿主營養(yǎng)物質(zhì)后會變成士兵細胞。毒素的分泌對pH值敏感，這延遲了毒素的釋放，直到士兵細胞到達堿性的后中腸，這是它們的主要活動區(qū)域。

這種分泌策略是獨特而非凡的。這些細菌的行為表現(xiàn)出分化和利他主義等特征，這讓人想起真社會系統(tǒng)。如果這被證明是一種更常見的機制，我們可能暴露了細菌的一個弱點:專門針對士兵細胞可能成為對抗致病菌的一種有前途的醫(yī)療策略，特別是在對抗生素的耐藥性日益增加的時候，”Raunser總結(jié)道。

來源：AAAS

亞氯酸鈉（Sodium hypochlorite，化學(xué)式：NaClO）是一種無色或淡黃色液體，常用作漂白劑和消毒劑。以下是亞氯酸鈉的一些化學(xué)性質(zhì)：

1. 氧化性：亞氯酸鈉是一種氧化性化合物，能夠與許多物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)。

2. 氯化性：亞氯酸鈉在水中能夠迅速分解，生成次氯酸（HClO）和氫氧化鈉（NaOH）。亞氯酸是一種比亞氯酸鈉更強的氧化劑。

3. 消毒性：亞氯酸鈉具有較強的殺菌消毒作用，可用消毒水源、池塘和水處理。

4. 漂白性：亞氯酸鈉可用作漂白劑，能夠?qū)⒃S多染料和有機物氧化漂白。

5. 不穩(wěn)定性：亞氯酸鈉在陽光照射下會逐漸分解，所以需要存放在暗處，避免陽光直射。

需要注意的是，亞氯酸鈉是一種腐蝕性較強的化學(xué)物質(zhì)，在處理和使用時應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o措施。同時，避免與酸性物質(zhì)或易燃物質(zhì)接觸，以免引發(fā)危險反應(yīng)。