细菌,居然也有“脑子”?

来源: 中国科学院微生物研究所

发布日期: 2017-04-08 07:31:53

现代微生物学研究发现细菌具有许多和高等生物类似的特性,特别是在信号认知方面,细菌能感知环境刺激并进行细胞间通讯。中国科学院微生物研究所钱韦研究组在细菌感知信号的研究中取得了重要进展,成功解析了细菌感知DSF信号的过程和原理,并发表于期刊PLoS Pathogens。

细菌常常被认为是一类“低等”的单细胞生物,生存方式简单。然而,现代微生物学研究改变了这一错误看法,发现细菌具有许多和高等生物类似的特性。

例如,在信号认知这个事关生命生存与死亡的关键问题上,细菌不仅能感知环境刺激,而且不同细菌个体之间能利用化合物作为分子“语言”进行细胞间通讯(即群体感应,quorum-sensing),感知同种生物的存在及种群大小,从而在寄主感染、自由生存和逆境适应过程中相互交流,协作行动,表现出明显的群体性和社会性。

已知细菌的分子“语言”包括高丝氨酸内酯、小肽、喹喏酮等,其中,一类被称为“扩散调控因子(DSF)”的化合物是黄单胞菌、假单胞菌、嗜麦芽窄食单胞菌和博克氏菌等多种动、植病原细菌进行细胞间通讯的信号物质。在过去的近30年时间里,科学家一步步解析着细菌感知DSF信号的过程和原理。

中国科学院微生物研究所钱韦研究组从事植物病原细菌感知信号的研究,致力于分析细菌双组分信号转导系统(即细菌的“智商”)如何识别寄主植物与环境信号。最近,他们成功地将全长RpfC组氨酸激酶受体组装到脂质双分子层或纳米盘(nanodisc)中,获得了具有酶学活性的蛋白脂质体,为从生物化学水平研究RpfC提供了分析平台。

这项成果是钱韦研究组继近期发现黄单胞菌的“智商”(即双组分信号转导系统)感知高盐胁迫、感知寄主植物体内的铁匮乏环境之后,再次在该领域做出的重要进展。研究结果已经发表于期刊PLoS Pathogens。微生物所博士研究生蔡珍、袁智惠是论文的并列第一作者。研究获得了中科院战略性先导科技专项B类和国家自然科学基金面上项目的资助。

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