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蛋白质如何调节细菌细胞的外膜

和所有的细胞一样,细菌也有一层像皮肤一样的膜来保护它们不受外界干扰。这种屏障并不是静态的,而是允许物质进出的,而且还很灵活,这样细菌细胞才能生长。为了实现这些特性,细胞中活跃着不同类型的蛋白质,包括所谓的flotillins。这些蛋白质存在于从细菌到人类的细胞中。到目前为止,科学家们认为这些flotillins主要帮助形成其他功能蛋白复合物和限制细胞膜高度有序的区域。

国际研究小组,包括来自基尔大学的研究人员,已经发现的迹象可能不同的函数flotillins:来自格罗宁根大学的同事一起(荷兰)和波尔多葡萄酒(法国),其中,基尔人员能够表明flotillin蛋白质显然有直接影响细胞膜的结构,可以使其更流体在特定条件下。昨天,科学家们在著名的科学杂志《生活》上发表了他们的发现。

Flotillins的作用可能与之前假设的不同

所有的活细胞都必须被一层隔离的屏障所包围,这层屏障将细胞与周围的环境隔开,但同时也能渗透各种分子物质。各种蛋白质是细胞膜形成和赋予细胞膜功能所必需的。到目前为止,研究人员认为所谓的浮子蛋白有助于形成必要的功能蛋白复合物——例如,通过划定膜的特定区域。

基尔大学普通微生物研究所的Marc Bramkamp教授的微生物生物化学和细胞生物学小组的工作反驳了这一观点:“与一组国际同事一起,我们发现了flotillin蛋白具有完全不同的功能的证据。显然,它们调节了细菌膜的流动性,在一定程度上使它们更具流动性,从而改变了它们的性质,”Bramkamp说。这个假设可能也解释了flotillins对细胞壁合成的影响:细胞壁的组成部分是在细胞内产生的,然后必须被“翻转”向外,这在液体较多的膜中更容易做到。此外,合成细胞壁的蛋白质机械通过细胞膜动态移动,这种移动在没有flotillins的情况下显著减少。因此,细胞不能正确地合成细胞壁。

没有flotilline就没有稳定的形式

基尔的研究小组在对枯草芽孢杆菌进行实验的基础上,与国际同事合作开发了新的假设。这些实验表明,在没有flotillins的情况下,快速生长的细胞不能发育出它们典型的形状。然而,如果研究人员加入一种化学物质来流化膜,即使没有菌斑蛋白,细菌也能保持其形状。基尔大学Bramkamp小组的博士生Abigail Savietto说:“因此我们认为它们在细菌膜上起了物理作用。”“flotillins似乎对膜的物理结构有影响,赋予正确的流动性,以便其他膜结合过程能够正常运行。”

在进一步的研究中,研究人员希望找出菌斑蛋白和膜流动性之间的确切分子机制。一种方法可能是研究膜的磷脂成分。这些脂质参与许多不同生物膜的形成。浮子林蛋白可能与某些磷脂结合,从而降低流动性,从而增加细胞膜的总流动性。因此,Kiel研究团队的新假设也具有良好的应用前景:在未来,有可能通过干扰flotillin功能来具体影响细菌细胞膜的物理性质。“我的研究小组多年来一直在研究flotillins的功能,我们知道细胞膜流动性改变的细胞对传统抗生素更加敏感。我们有可能利用这种机制,例如,以一种更容易被抗生素杀死的方式,专门改变细菌细胞的膜。”Bramkamp说。

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