《Nature | 对胶囊多糖分泌的分子认识》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-04-10
  • 2024年4月3日,弗吉尼亚大学医学院的研究人员在Nature发表题为Molecular insights into capsular polysaccharide secretion的文章。

    囊状多糖(CPSs)可强化许多共生细菌和致病细菌的细胞边界。通过依赖 ABC 转运体的生物合成途径,CPS 在细胞内合成在脂质锚上,并通过与 KpsE 和 KpsD亚基相关的 KpsMT ABC 转运体分泌到细胞外膜。

    该研究利用结构和功能研究揭示了革兰氏阴性细菌分泌 CPS 的关键步骤。研究人员发现 KpsMT 具有广泛的底物特异性,足以使 CPS 跨细菌内膜转运,研究人员还利用超分辨率荧光显微镜确定了 CPS 的细胞表面组织和定位。对 KpsMT-KpsE 复合物在六种不同状态下的冷冻电镜分析表明了 KpsE 包被的 ABC 转运体、KpsMT 在 ATP 水解过程中的刚体构象重排以及在膜暴露的电阳性峡谷内对糖脂的识别。体内 CPS 分泌试验强调了峡谷内基本残基的功能重要性。综合上述分析,该研究提出了一个 ABC 转运体分泌 CPS 的分子模型。

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    • 编译者:李康音
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    • 本文内容转载自“ CNS推送BioMed”微信公众号。原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/qT6raNDpEzYmosEDNUVEvw 2023年11月8日,哈佛大学的研究人员在Nature发表题为Single-molecule dynamics show a transient lipopolysaccharide transport bridge的文章。 革兰氏阴性菌被两层膜包围。外膜的一个特殊特征是它的不对称。它在外层小叶中含有脂多糖(LPS),在内层小叶中含有磷脂。脂多糖在外膜的适当组装是细胞生存所必需的,并提供革兰氏阴性菌对许多类抗生素的内在抗性。脂多糖的生物合成是在细胞膜内完成的,因此脂多糖必须被提取出来,穿过分隔两层膜的水质,并通过外膜转运,在细胞表面组装。脂多糖的运输和组装需要七个保守的和必需的脂多糖运输成分(LptA-G)。该系统已被提出形成一个连续的蛋白质桥,为LPS到达细胞表面提供路径,但该模型尚未在活细胞中得到验证。 该研究使用单分子跟踪表明Lpt蛋白动力学与桥模型一致。一半的内膜Lpt蛋白处于桥接状态,桥接持续5-10秒,表明它们的组织是高度动态的。LPS促进Lpt桥的形成,这表明LPS的产生可以直接与它的运输相关联。最后,桥的衰变动力学表明可能存在两种不同类型的桥,其稳定性根据LPS的存在(长寿命)或不存在(短寿命)而不同。总之,该研究的数据支持一个模型,在这个模型中,LPS既是基底,也是促进外膜组装的动态Lpt桥的结构成分。
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    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
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    • Jyvaskyla大学和阿尔托大学的新研究表明,由DNA分子构建的纳米结构可以编程起来作为pH响应的货物载体,为功能性药物输送载体铺平道路。 来自芬兰的Jyväskylä大学和阿尔托大学的研究人员开发出一种定制的DNA纳米结构,可以在类似人体的条件下执行预定义的任务。为此,该团队建造了一个类似胶囊的载体,可根据周围溶液的pH值进行打开和关闭。纳米胶囊可以装载或包装有各种货物,关闭以便输送,并通过微妙的pH增加再次打开。 DNA纳米胶囊的功能基于pH响应性DNA残基。 为了实现这一目标,该团队设计了一种类似胶囊的DNA折纸结构,用pH响应DNA链进行功能化。这种动态DNA纳米标记通常通过两个互补DNA序列的简单氢键来控制。在这里,胶囊的一半配备了特定的双链DNA结构域,可进一步形成DNA三螺旋 - 换句话说,螺旋结构由三个,而不仅仅是两个DNA分子组成 - 通过连接到合适的单个 - 在另一半搁浅DNA。 '只有当溶液的周围pH值正确时,才会发生三链体形成。我们将这些pH响应链称为“pH锁定”,因为当链相互作用时,它们的功能与它们的宏观对应物类似,并将胶囊锁定在闭合状态。我们在胶囊设计中加入了多个图案,以便根据闩锁的协作行为促进胶囊的打开/关闭。胶囊的开口实际上非常迅速,只需要在溶液中略微增加pH值,“该研究的第一作者,Jyvaskyla大学纳米科学中心的博士生HeiniIjäs解释道。 可以将纳米颗粒和酶加载并包封在胶囊内 为了利用纳米胶囊运输分子有效载荷或治疗物质,该团队设计了一个可容纳不同材料的腔体。他们证明金纳米粒子和酶都可以加载(高pH)并封装在胶囊内(低pH)并再次显示(高pH)。通过监测酶活性,研究人员发现货物在整个过程中保持完全的功能。 ——文章发布于2019年4月29日 “关于DNA折纸胶囊最有趣的事情是,通过选择pH锁存器的碱基序列,可以完全调节打开和关闭发生的阈值pH。我们设计的阈值pH值为7.2-7.3,接近血液pH值。阿尔托大学兼职教授Veikko Linko说,未来,这种类型的药物载体可以进行优化,以选择性地在特定的癌细胞内开放,这可以维持比正常健康的癌症更高的pH值。 此外,胶囊在生理镁和钠浓度以及10%血浆中保持功能,并且可以在甚至更高的血浆浓度下继续发挥作用。总之,这些发现有助于为开发用于纳米医学的智能和完全可编程的药物递送载体铺平道路。 这项工作由Mauri Kostiainen教授的实验室进行,由Veikko Linko领导,他们都在阿尔托大学工作。 ——文章发布于2019年4月29日