#实力科普#【迄今为止最清晰的活体细菌图像】这是迄今为止最清晰的活细菌图像,揭示了包裹细菌保护层的复杂结构,这使得它们更难被抗生素杀死。图像上是一种具有保护层的细菌——革兰氏阴性细菌,表面分布着较强和较弱的“点位”,这或许可以成为抗生素的靶向。

细菌外膜是对抗抗生素的强大屏障,也是感染性细菌对药物治疗产生抗药性的重要因素,但此前研究人员并不清楚细菌的防御障碍是如何组合在一起。目前通过从分子至细胞尺度研究活细菌,我们可以看到膜蛋白如何形成一个网络,跨越细菌整个表面,为不含蛋白质的斑点留下小空隙,这表明这道外膜屏幕可能并不难突破或者覆盖细菌,但可能存在较强或者较弱的点位,成为抗生素靶向。

兰氏阴性细菌的保护层外膜含有密集的蛋白质网络,同时交替存在不包含蛋白质的斑块,这些斑块含有密集的糖脂分子,从而保持细菌外膜更紧密。这是一项非常重要的发现,因为革兰氏阴性细菌坚硬的外膜阻止某些药物和抗生素穿透细胞,该细胞外膜导致一些细菌(鲍曼氏杆菌、绿脓杆菌、沙门氏菌和大肠杆菌)的耐药性比兰氏阴性细菌更强。

为了更好地理解细菌外膜结构,科学家在活体大肠杆菌上放置一根小针,从而“感受”它的整体形状,由于针尖仅有几纳米宽,可使我们观察到细菌表面的分子结构。由此产生的图像显示,细菌的整个外膜布满了蛋白质微孔,这些蛋白质允许营养物质进入,同时阻止毒素进入。

更令人惊讶的是,这些图像还显示出一些似乎不含蛋白质的斑块,这些斑块含有糖脂,通常存在于革兰氏阴性细菌表面,此外,由于发生突变,当部分细菌外膜被翻转时,就会形成一种不同类型的丘疹样斑块。在这种情况下,这些突变缺陷的出现与杆菌肽的敏感性增强有关,使得抗生素仅对革兰氏阳性菌有效,但对革兰氏阴性菌无效。

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