掠食性细菌可以雕刻自己的形状以适合其猎物

科学家发现，能够入侵和消耗有害虫子（例如e.coli和沙门氏菌）的掠食性细菌可以雕刻自己的形状以适合其猎物。

在一篇新论文中，发表在自然通讯今天，来自诺丁汉，伯明翰和纽卡斯尔大学的科学家表明，弯曲的细菌形状称为bdellovibrio bacteriovorus，是影响其生活方式的重要特征，使其能够有效侵入，生长和生活在其他细菌中。

该小组还发现，细菌细胞壁修饰的基因具有独特的特征，使细菌能够雕刻其自身的独特形状。

研究人员先前发现了细菌如何通过使用蛋白质将猎物雕刻成球体形状而在不伤害自己的情况下侵袭猎物细胞bdellovibrio分泌改变猎物的细胞墙。

猎物内部的这个球形空间变成了一个房屋bdellovibrio将猎物用作食物，并生长并发展成形状的细胞，就像弯曲的回旋镖形状的香肠。这些分开，然后逃脱并找到更多的猎物。

bdellovibrio bacteriovorus可以从世界各地的土壤和水中隔离，每个分离株都具有弯曲的形状，但尚未完全理解为什么以及如何形状像这样。在这篇新论文中，研究人员发现弯曲的回旋镖形状bdellovibrio，由特殊蛋白质-BD1075产生bdellovibrio自身使用（而不是分泌成猎物）。没有这种蛋白质，弯曲的形状就会丢失。

这种专业塑造的扰动可降低猎物的侵害速度，并改变bdellovibrio随着猎物的生长而安装。因此，BD1075的进化已允许bdellovibrio塑造自身以有效进入并适合猎物细胞环境。

这项研究由艾玛·班克斯（Emma Banks）和利兹·索克特（Liz Sockett）教授与诺丁汉大学生命科学学院的凯里·兰伯特（Carey Lambert）博士一起领导。他们与伯明翰大学安迪·洛夫（Andy Lovering）的实验室教授的毛里西奥·瓦尔迪维亚·德尔加多（Mauricio Valdivia Delgado）合作。

艾玛·班克斯（Emma Banks）说：“向下看显微镜，看到我们的颜色标记的BD1075形状蛋白（以红色标记在图像2上）只能进入bdellovibrio单元格（外曲线）真的很酷。当我对BD1075蛋白进行某些更改时，蛋白质然后无法进入正确的位置。这有助于我们告诉我们蛋白质如何弯曲bdellovibrio细胞。”

艾玛（Emma）发现，没有回旋镖形状的细胞会更慢地侵入猎物细胞，并通过成长为直丝而不是弯曲来绕猎物细胞伸展。BD1075的进化使这些入侵和细胞内生命过程更加有效，失败的可能性较小。就这样bdellovibrio有助于在其他细菌中成功复制。

Sockett教授解释说：“这些实验表明，只有单个细胞，没有神经或大脑的细菌确实具有自己形状的“分子意识”，以及它们入侵的细胞的形状和球形猎物的形状它们在里面生长的细胞环境。他们在此过程中使用了BD1075蛋白质 - 这对于单个细胞来说是一项成就。”

伯明翰大学Lovering教授实验室的团队随后致力于了解BD1075蛋白质的结构。

Lovering教授说：“我们从先前对其他的研究中得知bdellovibrio细胞壁修饰酶的蛋白质可以以与掠夺性生活方式有关的独特方式进行多样化和使用。

“在那些研究中，我们研究了送入猎物细胞的代理商，而不是保留在自我中的特工，但是我们很高兴看到在分析BD1075时保留了这些多元化原则。一旦毛里西奥获得了该结构，我们就可以看到，相对于其他形状生成的酶，BD1075具有几个关键变化，其中一种改变了袋口袋的长度和性质，用于将其活性引导到细胞中的正确位置。

“将结构和遗传学显微镜接近融合在一起是非常令人满意的，在这里确实是这种情况 - 将修改后的BD1075袋装恢复到其他系统中看到的长度，完全阻止了正常功能，并且正如艾玛（Emma）通过显微镜看到的那样，艾玛（Emma）看到的，这改变了独特的弯曲细胞形状。”

Sockett教授补充说：“作为一个团队，我们总是感到荣幸地观察进化的美丽及其所带来的变化bdellovibrio bacteriovorus使其成为其他细菌的有效掠食性入侵者。在考虑如何设计治疗性入侵者以在将来打击病原体时，了解这些机制很重要。”

参考：Banks EJ，Valdivia-Delgado M，Biboy J等。非对称肽聚糖编辑会在Bdellovibrio掠食性细菌中产生细胞曲率。纳特社区。2022; 13（1）：1509。doi：10.1038/s41467-022-29007-y

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