研究表明细菌如何感应周围的环境

2006年06月09日 教育部科技发展中心 12 作为单细胞体的细菌,它如何利用不用的受体去感应周围的环境呢?细菌可以在分子水平上感应周围环境的0.1%的变化,相当于一滴液体被一千滴液体稀释产生的变化,它们又是怎么做的到呢?

康奈尔大学的研究人员,在五月份的《自然.结构和分子生物学》杂志封面上发表了这项关于细菌如何感应周围的环境的研究结果。研究表明细菌表面上的受体聚集在细菌表面上的联合的网状格子上面来放大周围环境极小的变化，并且驱动细胞离开使自己产生剧烈反应的环境。

康奈尔大学化学和结构生物学助理教授和这项研究的作者Brian Crane 说，“细菌能感应许多情况。但是如果假设一种糖分子是细菌所需要的营养－那么即使有0.1％的糖浓度变化，细菌也能感应的到，并且这样对营养浓度的变化感应能力可以被放大到5个数量级。在生物学的角度上说，我还不知道有其他的系统能有如此大的感应能力。”

Crane相信这种联合的网状结构上发现的受体可以表明一种细胞信号的分子机制，并且可以根据它开发出一种分子装置。这种装置可以被用来感应各种范围的化学物质，光，离子强度（盐），pH和重金属离子等等。科学家对开发这种感应系统很感兴趣，并且开始构建对感应污染物和爆炸物产生反应的工程菌。

使用X－光晶体衍射和新的光谱技术来获得受体和酶的结构以及它们之间的反应。Crane的研究小组能够模拟出复合物受体怎么构建的一种模型。康奈尔化学和化学生物学系教授，康奈尔大学国立生物医学中心顺磁共振主任Jack Freed，发明了一种被称为顺磁共振两极光谱的光谱技术。

研究人员发现当受体检测到变化，例如环境中的一种糖，就会和其他受体相交流，引发受体的重排，很像当水冻结的时候，水分子会重新排列成一种新结构。通过这种改组，细菌受体就可以对一种特殊的分子放大信号，感应到细胞外的环境变化。这种结构的变化激活了细胞内的激酶。并对这种感应开始了一系列的体内反应。