活大腸桿菌的顯微鏡圖像，揭示了其保護(hù)性外膜的斑塊性質(zhì)。圖片來(lái)源：英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院 本恩等人
科技日?qǐng)?bào)實(shí)習(xí)記者 張佳欣
許多細(xì)菌的外膜是抵抗抗生素的強(qiáng)大屏障，是細(xì)菌對(duì)藥物產(chǎn)生抗藥性的重要因素。據(jù)25日發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上的論文，研究人員記錄了有史以來(lái)最清晰的活細(xì)菌圖像，揭示了其外膜的結(jié)構(gòu)。
研究顯示，革蘭氏陰性菌的保護(hù)性外膜表面可能有斑塊。外膜包含致密的蛋白質(zhì)構(gòu)建塊網(wǎng)絡(luò)，由不含蛋白質(zhì)的斑塊交替排列組成。這些斑塊富含糖鏈（糖脂）分子，使外膜保持緊密。
這是一項(xiàng)重要的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)楦锾m氏陰性菌堅(jiān)韌的外膜阻止了某些藥物和抗生素滲透細(xì)胞。科學(xué)家們認(rèn)為，包括鮑曼不動(dòng)桿菌、銅綠假單胞菌以及沙門(mén)氏菌和大腸桿菌等腸桿菌科細(xì)菌在內(nèi)的一類細(xì)菌，其抗藥性比耐藥金黃色葡萄球菌（如耐甲氧西林金黃色葡萄球菌）等革蘭氏陽(yáng)性菌威脅更大，部分原因就在于外膜。
為了更好地理解這一結(jié)構(gòu)，科學(xué)家們用一根針尖只有幾納米寬的微小的針在活大腸桿菌上劃了一道。由此得到的細(xì)菌表面的分子結(jié)構(gòu)圖像顯示，細(xì)菌的整個(gè)外膜都擠滿了由蛋白質(zhì)形成的微孔，這些孔允許營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入而阻止毒素進(jìn)入。
圖像還顯示，外膜有許多似乎不含蛋白質(zhì)的斑塊。這些斑塊含有通常在革蘭氏陰性細(xì)菌表面發(fā)現(xiàn)的糖脂。
研究人員表示，教科書(shū)上關(guān)于細(xì)菌外膜的圖片顯示，蛋白質(zhì)以一種無(wú)序的方式分布在膜上，與膜的其他構(gòu)件很好地混合在一起。此次的圖像表明，事實(shí)并非如此，而是含有糖脂的斑塊從富含蛋白質(zhì)的外膜網(wǎng)絡(luò)中分離出來(lái)，就像油與水分離一樣，在某些情況下，會(huì)在細(xì)菌的外膜上形成縫隙。這表明，外膜可能并不是完全覆蓋了整個(gè)細(xì)菌，可能并不難被突破，但也可能會(huì)存在更強(qiáng)或更弱的斑點(diǎn)，這些斑點(diǎn)可以成為抗生素的靶點(diǎn)。
論文通訊作者、倫敦大學(xué)學(xué)院教授巴特·霍格諾姆表示，這意味著現(xiàn)在可以開(kāi)始研究這種結(jié)構(gòu)是否以及如何影響外膜的功能、完整性和對(duì)抗生素的抗藥性。
研究小組還推測(cè)，這些發(fā)現(xiàn)可能有助于解釋細(xì)菌如何在保持緊密保護(hù)性屏障的同時(shí)仍能快速生長(zhǎng)：在適宜條件下，大腸桿菌在20分鐘內(nèi)就可進(jìn)行一次分裂。他們提出，糖脂斑塊可能比蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)允許更多的膜伸展，使膜更容易適應(yīng)細(xì)菌不斷增長(zhǎng)的大小。
總編輯圈點(diǎn)
幾十年前人們已發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌等很多其他細(xì)菌都有一層外膜。具有外膜的細(xì)菌，往往對(duì)抗生素有更高的抵抗力。此前的研究表明，細(xì)菌的外膜強(qiáng)度驚人，本身也是一面化學(xué)盾牌。盾牌究竟是怎樣的結(jié)構(gòu)，它的弱點(diǎn)在哪？這次，科研人員得到了活細(xì)菌的最精細(xì)畫(huà)像，并觀察到了它的外膜結(jié)構(gòu)。含有糖脂的斑塊從富含蛋白質(zhì)的外膜網(wǎng)絡(luò)中分離出來(lái)，并在某些地方形成縫隙。這些縫隙有何意義，是否能幫助研制出更有特性的“矛”，就要看科研人員的下一步研究了。
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