胃癌，Q热，军团病，百日咳 - 虽然导致这些危险疾病的传染性细菌各不相同，但它们都利用相同的分子机制来感染人体细胞。细菌使用这种称为IV型分泌系统(T4SS)的机器将有毒分子注入细胞，并传播基因以抗生素对其他细菌的抵抗力。现在，加州理工学院的研究人员已经从人类病原体军团菌嗜肺军团菌中揭示了T4SS的3D分子结构，具有前所未有的细节。这可能在将来能够为上述疾病开发精确靶向的抗生素。
这项工作是在生物物理学和生物学教授Grant Jensen以及Howard Hughes医学研究所研究员的实验室中与圣路易斯华盛顿大学医学院(WUSTL)的Joseph Vogel实验室合作完成的。一篇描述该研究的论文于4月22日在线发表在“自然微生物学”杂志上。
有九种不同类型的细菌分泌系统，IV型是最精细和多功能的。T4SS可以将多种有毒分子 - 一次多达300个 - 从细菌运送到其细胞受害者，劫持细胞功能并压倒细胞的防御。
2017年，加州理工学院博士后学者Debnath Ghosal和他的合作者使用了一种称为电子冷冻断层扫描的技术，首次揭示军团菌中T4SS的整体低分辨率结构，这种细菌会导致退伍军人症，一种严重且通常致命的疾病肺炎的形式。
Ghosal与WUSTL的Kwangcheol Jeong及其同事现在已经制作了这种动态多组件机器的详细结构模型。该团队还对细菌的基因进行了精确的扰动，以研究T4SS的突变版本，揭示了这种复杂的机器如何组织和组装。
该模型显示，分泌系统由一个独特的腔室和一个长通道组成，如腔室和枪管。表征T4SS的这些和其他组成部分可以开发精确靶向的抗生素。
目前的抗生素广泛作用并消灭全身细菌，包括生活在肠道中的有益微生物。将来，抗生素可以被设计成仅阻断有害病原体的毒素传递系统(例如T4SS)，使细菌变得惰性和无害，而不会扰乱身体所谓的“好细菌”。
该论文的标题是“军团菌点/ Icm T4SS的分子结构，极性靶向和生物发生”。Ghosal和Jeong是共同的第一作者。除了Jensen和Vogel之外，其他共同作者还是前加州理工学院博士后学者，现任宾夕法尼亚大学的Yi-Wei Chang;WUSTL的Jacob Gyore;佛罗里达大学林腾;和斯克里普斯研究所的亚当加德纳。这项工作由国立卫生研究院资助。