細(xì)菌殺死昆蟲的秘密武器

在感染期間，殺蟲細(xì)菌通常會(huì)釋放毒素殺死它們的宿主。例如，Photorhabdus luminescens細(xì)菌會(huì)向昆蟲幼蟲注入致命的“使毛蟲松弛”(Mcf1)毒素，導(dǎo)致它們首先變得松弛，然后死亡。然而，到目前為止，Mcf1是如何展現(xiàn)其破壞性影響的還是一個(gè)謎。多特蒙德馬克斯普朗克分子生理學(xué)研究所的研究人員成功地分析了Mcf1的結(jié)構(gòu)，使他們能夠提出毒素作用的分子機(jī)制。如此詳細(xì)地了解細(xì)菌毒素是如何執(zhí)行其致命任務(wù)的，對(duì)于設(shè)計(jì)新型生物農(nóng)藥非常有用，從而減少對(duì)生態(tài)系統(tǒng)有害副作用的幾乎不特定的化學(xué)制劑的使用。

“我們是首次對(duì)這種毒素進(jìn)行結(jié)構(gòu)研究，”該研究的第一作者Alexander Belyy解釋說。該項(xiàng)目耗時(shí)10年，其挑戰(zhàn)在于蛋白質(zhì)相對(duì)較大，由多個(gè)模塊組成，每個(gè)模塊都有特定的功能。馬克斯·普朗克分子生理學(xué)研究所所長Stefan Raunser說:“使用我們最先進(jìn)的低溫電子顯微鏡設(shè)備和計(jì)算能力有助于解決這種結(jié)構(gòu)。

Cryo-EM允許研究人員以接近原子的分辨率獲得蛋白質(zhì)的3D圖像，在這種情況下為3.6 angstrom這意味著可以觀察到比人類頭發(fā)寬度小20萬倍的細(xì)節(jié)?？茖W(xué)家們能夠證明Mcf1的結(jié)構(gòu)類似于海馬，它的頭部含有幾個(gè)有毒物質(zhì)，而尾巴區(qū)域可以附著在目標(biāo)細(xì)胞上。當(dāng)毒素被寄主昆蟲體內(nèi)的細(xì)菌釋放后，其尾部區(qū)域的三個(gè)結(jié)構(gòu)域識(shí)別并結(jié)合到目標(biāo)細(xì)胞膜上。然后，尾巴的另一個(gè)區(qū)域?qū)㈩^部穿過細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。一旦進(jìn)入體內(nèi)，頭部就會(huì)與局部蛋白質(zhì)相互作用，刺激兩種有毒物質(zhì)的釋放。這些致命的模塊破壞細(xì)胞中基本蛋白質(zhì)的活性，導(dǎo)致其死亡，并最終導(dǎo)致整個(gè)昆蟲在中毒24小時(shí)內(nèi)死亡。

新型有機(jī)殺蟲劑

有趣的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，尾巴的模塊化結(jié)構(gòu)和Mcf1中毒的初始步驟與艱難梭菌的毒素高度相似，艱難梭菌是一種人類病原體，每年在歐洲導(dǎo)致超過12萬人住院。該研究的共同第一作者Philipp Heilen補(bǔ)充說:“我們的研究最初旨在改善生物農(nóng)藥，它也將對(duì)人類疾病的理解產(chǎn)生影響?！?/p>

展望未來，MPI的科學(xué)家們希望從分子上詳細(xì)闡明Mcf1的有毒有效載荷是如何導(dǎo)致細(xì)胞死亡的。Stefan Raunser說:“這一新的知識(shí)也使高度特異性殺蟲毒素的工程成為可能?！彼凳玖肆硪粋€(gè)未來的研究方向:創(chuàng)造新的毒素變體，用于控制昆蟲。

來源：MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT

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(qiáng)的氧化劑。

3. 消毒性：亞氯酸鈉具有較強(qiáng)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(jī)物氧化漂白。

5. 不穩(wěn)定性：亞氯酸鈉在陽光照射下會(huì)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(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)，在處理和使用時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。同時(shí)，避免與酸性物質(zhì)或易燃物質(zhì)接觸，以免引發(fā)危險(xiǎn)反應(yīng)。