陈鹏研究组:肠道病原菌在强酸性胃液下的存活机制。作为哺乳动物体内酸性最强的器官,胃所含的强酸性胃液(pH值为1-3)是人和动物抵御绝大多数微生物病菌的一道天然屏障。然而,对于包括大肠杆菌和志贺氏菌在内的肠道病原体微生物来说,顺利地通过胃液是它们对人体肠道进行感染的先决条件。为此,大肠杆菌和志贺氏菌进化出了有效抵抗强酸性环境的机制,使其得以在强酸性条件下存活。大肠杆菌的变异菌株依旧严重地威胁着人类的健康,尤其是最近源于德国的致死性H104:04型大肠杆菌感染病例的爆发,在整个欧洲都造成了恐慌。因此,深刻理解大肠杆菌的抗酸性机理将极大地加深开心电玩城对这类病原菌的认识,为今后发展新型抗生素奠定基础。生命中心陈鹏研究组,最近被《自然化开心电玩城物学》接收、预计2011年9月将发表的一篇科研论文,开发了一种用于捕捉活细胞体内蛋白质相互作用的光交联探针,并通过这一工具研究了一种酸性分子伴侣在大肠杆菌抗酸过程中的重要作用。
HdeA是存在于大肠杆菌膜间质中的一个关键的酸性分子伴侣,它能够介导蛋白质的正确折叠,防止底物蛋白在酸性胁迫下的变性与聚集,从而有效阻止大肠杆菌免受胃酸的干扰。然而HdeA在强酸性条件下的底物蛋白目前尚不清楚,其生理机制也有待揭示。阻碍人们了解HdeA底物蛋白的主要原因在于研究体内蛋白质相互作用的常见手段都无法适应强酸性的条件,难以用于捕捉低pH下的蛋白质相互作用。为解决这一难题,陈鹏研究组发展了一个高效的蛋白质光交联探针,能够不受包括酸度在内的环境因素的影响,将相互作用的蛋白质在活细胞体内特异地交联在一起。通过将这一探针引入到HdeA的特定位点,他们成功地捕捉到了多个HdeA的底物蛋白,并揭示了HdeA与一些关键底物的相互作用的方式。
致病大肠杆菌一旦被摄入到人体或动物体内并接触到胃酸,将导致细菌自身的蛋白质处于非折叠状态,这种非折叠状态会干扰蛋白质正常功能,如果此时HdeA没有介入,将很快引起细菌死亡。但如果HdeA能够与非折叠的蛋白质紧密结合,则能保护细菌免于死亡。在此研究基础上,陈鹏研究组的工作首次描述了大肠杆菌如何利用酸性分子伴侣成功逃逸胃酸这道防线的机制。这一全新的发现对于深入了解肠道病原菌的抗酸功能具有重要的理论意义,也为今后针对这类病菌所开发的新型抗生素提供了实际的指导价值。