细菌如何将其隐形斗篷附着在免疫防御上

细菌有不同的自我保护策略。一些细菌病原体用一个由许多紧密相连的糖链组成的外壳包裹自己，这种外壳也被称为荚膜聚合物。这可以保护细菌免受干燥和物理压力。此外，荚膜使病原体在我们身体的自身防御系统面前隐形，从而帮助它们在体内生存。

阻止细菌形成胶囊会大大削弱细菌的活力。因此，形成这种胶囊的酶是药物的潜在靶标，也是生产疫苗的宝贵生物技术工具。尽管它们很重要，但目前仍不清楚胶囊聚合物(因细菌类型而异)是如何附着在细菌膜上的。

解码“锚链”和酶

脂肪酸分子位于膜本身中，充当“锚”。中间部分，即连接锚和胶囊的连接物，现已被一个国际团队确定，该团队由汉诺威医学院 (MHH) 临床生物化学研究所“微生物糖生物化学和疫苗开发”工作组负责人 Timm Fiebig 博士领导。研究人员不仅成功地在更大的细菌病原体群体中精确描述了这种所谓的连接物，而且还鉴定了产生连接物的酶，称为过渡转移酶。

经过初步描述，这些化合物现在可作为抗菌剂开发的潜在目标结构和疫苗开发的合成工具。该研究成果已发表在《自然化学生物学》杂志上。

胶囊形成酶延长链环

产生不同多糖荚膜的所谓的荚膜聚合酶也在链的形成过程中发挥着重要作用。

Cps7A 和 Cps7C 的表征。来源：Nature Chemical Biology (2024)。DOI：10.1038/s41589-024-01664-8

Fiebig 博士解释说：“聚合酶可以识别连接子并延伸它。”研究人员还能够阐明荚膜生物合成途径中的这一步骤。他们使用一种特殊的色谱装置纯化酶和连接子，检查其结构并在试管中重现荚膜合成。

“这表明，过渡转移酶刺激荚膜聚合酶形成特别长的糖链，这可能更有效地保护细菌，”这位生物化学家指出。菲比格研究小组在早期的研究中已经能够证明荚膜聚合酶如何形成细菌荚膜，包括针对乙型流感嗜血杆菌 (Hib) 的研究，这种细菌不仅会引起上呼吸道和下呼吸道感染，还会引起更严重的疾病，如中耳感染、脑膜炎或血液中毒。

新型抗菌药物的起点

除了酶的潜在生物技术用途之外，这项工作对于胶囊生产的基础研究也具有重要意义。

“一方面，我们能够证明转移酶出现在细菌基因组的保守区域，即无论细菌种类如何，它们的基因总是出现在基因组中的相同位置，”该研究所的科学家兼研究第一作者 Christa Litschko 博士解释道。

“另一方面，我们发现接头在结构上与荚膜聚合物不同，这与之前的假设相反。”这些观察将有助于找到此类酶的更多候选物，以在细菌外膜和荚膜之间建立连接。

由于不同类型的细菌可以使用相同的方法来产生锚链，因此这可以作为药物的起点，这些药物可以像抗生素一样用于对抗多种细菌菌株。在他们的研究中，科学家发现，在可能导致脑膜炎和尿路感染的各种病原体中，连接子的设计和构造存在相似之处。

“通过抑制构建连接体的酶，我们可以阻止荚膜的附着和形成，使细菌无法抵御免疫系统的攻击，”Fiebig 博士强调道。“然而，在我们实现这一目标之前，还需要进行大量的研究。”