近期德國等歐洲地區(qū)出現(xiàn)的急性大腸桿菌致病菌引起的疫情倍受關(guān)注,，這一事件也將致病性大腸桿菌推到了風(fēng)尖浪口,，科學(xué)家們也希望能更多深入了解這種病菌，獲得更好的治療方法,。來自英國倫敦大學(xué),，約克大學(xué)等處的研究人員通過分析一種致病性大腸桿菌的晶體結(jié)構(gòu)，分析了大腸桿菌的菌毛結(jié)構(gòu)，從中獲得了對付此類大腸桿菌致病菌的方法,。這一研究成果公布在昨天出版的《自然》（Nature）雜志上,。
許多種細(xì)菌都能產(chǎn)生所謂的纖毛（菌毛）纖維，比如引起尿道感染的大腸桿菌（Escherichia coli）和引起黑死病的耶爾森氏菌屬（Yersinia pestis）等,。纖毛纖維是細(xì)胞聯(lián)鎖的“積木”筑成的城堡,，它們堆疊在一起，使每一“積木”的尾巴都可以恰好鑲嵌到下面積木的凹槽中,。之前的研究發(fā)現(xiàn)兩種普通類型的蛋白：陪伴分子和引導(dǎo)分子不知通過什么方式控制著纖維纖維的組裝,。陪伴分子可以幫助其它蛋白折疊成正確的形狀，防止蛋白之間進(jìn)行相互作用引起問題,。而引導(dǎo)分子,，正如它們的名字所示，能夠確保陪伴分子將蛋白帶到正確的地點(diǎn),。但在這種纖毛中,，蛋白是如何激發(fā)運(yùn)輸?shù)模两襁€并不是很清楚,。
在這篇文章中,，研究人員通過分析尿道感染的大腸桿菌中usher (FimD)的高分辨率晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)與一個轉(zhuǎn)位基質(zhì)(FimH adhesin)結(jié)合——Chaperone-usher (CU) “菌毛”是由一個陪伴分子和一個被稱為“usher”的外膜引導(dǎo)分子在外膜上組裝成的,。研究人員從中發(fā)現(xiàn)了一種原始蛋白運(yùn)輸因子的激發(fā)機(jī)制,，這將有助于研制針對1型菌毛形成，和潛在抑制膀胱炎的藥物,。
而另外一種致病性大腸桿菌,，即近期的腸出血性大腸桿菌，在深圳華大基因研究院,、德國漢堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院,、中國疾病預(yù)防與控制中心和軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院微生物流行病研究所的研究人員的努力之下，揭示德國疫情是由一種新型具有超級毒性的大腸桿菌引起的,，該新型菌株攜帶多種耐抗生素的特異基因,，致使其難以治療。
研究人員初步組裝結(jié)果預(yù)測的菌株基因組大小為5.2Mb,。通過對序列的分析發(fā)現(xiàn)該菌株屬于血清型O104,，但O104型大腸桿菌以前未見引起人類感染大規(guī)模爆發(fā)的報道。通過進(jìn)一步比對分析發(fā)現(xiàn)該菌株與2002年從中非艾滋病患者腹瀉標(biāo)本中分離的腸侵襲性大腸桿菌55989菌株的同源性超過93%,。根據(jù)對基因序列的分析結(jié)果顯示,，導(dǎo)致疫情爆發(fā)的菌株通過基因水平轉(zhuǎn)移獲得了腸出血性大腸桿菌的毒力基因和毒力相關(guān)質(zhì)粒，可能與該菌株強(qiáng)毒性和重癥感染有關(guān),。（生物谷Bioon.com）
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Nature DOI:10.1038/nature10109
Crystal structure of the FimD usher bound to its cognate FimC-FimHsubstrate
Gilles Phan; Han Remaut; Tao Wang; William J. Allen; Katharina F. Pirker; Andrey Lebedev; Nadine S. Henderson; Sebastian Geibel; Ender Volkan; Jun Yan; Micha B. A. Kunze; Jerome S. Pinkner; Bradley Ford; Christopher W. M. Kay; Huilin Li; Scott J. Hultgren; David G. Thanassi; Gabriel Waksman
Type 1 pili are the archetypal representative of a widespread class of adhesive multisubunit fibres in Gram-negative bacteria. During pilus assembly, subunits dock as chaperone-bound complexes to an usher, which catalyses their polymerization and mediates pilus translocation across the outer membrane. Here we report the crystal structure of the full-length FimD usher bound to the FimC–FimH chaperone–adhesin complex and that of the unbound form of the FimD translocation domain. The FimD–FimC–FimH structure shows FimH inserted inside the FimD 24-stranded β-barrel translocation channel. FimC–FimH is held in place through interactions with the two carboxy-terminal periplasmic domains of FimD, a binding mode confirmed in solution by electron paramagnetic resonance spectroscopy. To accommodate FimH, the usher plug domain is displaced from the barrel lumen to the periplasm, concomitant with a marked conformational change in the β-barrel. The amino-terminal domain of FimD is observed in an ideal position to catalyse incorporation of a newly recruited chaperone–subunit complex. The FimD–FimC–FimH structure provides unique insights into the pilus subunit incorporation cycle, and captures the first view of a protein transporter in the act of secreting its cognate substrate.
