Science论文揭示细菌“守望相助”：抗生素压力下，蛋白共享让休眠伙伴绝处逢生

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Science论文揭示细菌“守望相助”：抗生素压力下，蛋白共享让休眠伙伴绝处逢生* h- U  Z- ~; ]) L# ^9 J3 @
来源：生物谷原创 2026-07-16 14:53
; R* d* o5 r3 m8 E7 D4 g研究显示，抗生素会使基因型相同的细菌群体分化为两个截然不同的亚群：供体细胞通过释放充满蛋白质的膜泡作出响应，而受体细胞则进入休眠状态，但能够摄取外来的蛋白质，从而帮助它们存活。
2 e% N9 |3 D0 R4 a& r8 f! h当细菌遭遇抗生素攻击时，它们并非“各自为战”。贝勒医学院的研究人员及其合作机构同事发现，细菌种群会像一个团队那样协同作战，以抵御抗生素的杀伤。这项发表于《Science》期刊的研究揭示，细菌会“共享”资源，从而帮助处于静止或休眠状态的细胞存活下来。这一发现有助于解释为什么某些细菌难以被彻底清除，并为未来提高抗生素疗效提供了潜在新思路。* b) \0 U+ a' J7 B( `

; L7 Z, k) B2 ]7 w+ b“抗生素的设计目的是杀死细菌或阻止其生长。然而很多时候，抗生素会留下一小群‘幸存者’。”该研究的共同通讯作者兼第一作者Christophe Herman博士说。他是贝勒医学院分子与人类遗传学及分子病毒学与微生物学教授。
% g' V; V* U; J8 S8 K“这些幸存者并非基因突变产生的耐药菌；相反，它们会暂时关闭部分代谢途径，进入一种类休眠状态，从而耐受治疗，之后又能重新生长。理解幸存者如何形成和维持，是应对慢性感染的一大挑战。”, o+ J& R& I+ v! O) w- y
测试细菌是否共享蛋白质
  _) ^" \2 L' i0 b% [* @; e2 x科学家早已知道，细菌可以通过共享耐药基因来相互帮助抵抗抗生素。而在本研究中，Herman及其同事探索了细菌是否也能直接共享蛋白质——即细胞内执行大多数功能的分子机器。此前有研究表明细菌可能共享蛋白质，但实验证据并不清晰。
+ o# o3 I- h) _& N; o/ p“为了检测蛋白质转移，我们设计了一套高灵敏度系统，使用大肠杆菌作为模型。”第一作者Alice X. Wen说，她是贝勒医学院医学科学家培训项目（MD/PhD）的McNair学者，在Herman实验室工作。
" M+ d' p  M0 v1 E. U& U“我们将一组细菌（供体）改造为产生一种名为Cre的特殊酶，另一组相同细菌（受体）则携带一个遗传‘开关’——只有当Cre蛋白进入受体细胞时，这个开关才会被激活。”8 Z! S$ @' Q7 k& F1 Z
抗生素急剧放大蛋白质交换% i8 d+ i1 @" ]# A5 `$ i- ~9 M+ W
该体系揭示，当供体和受体细菌共同培养时，蛋白质转移确实会发生，但在正常条件下极为罕见。然而，当细菌暴露于低浓度、非致死性的抗生素时，蛋白质转移的效率增加了数千倍。  H1 @: P) o& \0 ^

/ d7 m! S# j$ z3 ?7 }5 k“随后我们研究了蛋白质如何从供体细胞转移到另一细胞。”Wen说。“我们发现，即使移除供体细胞，仅留下它们曾生长的培养液，转移依然发生。这排除了直接细胞接触的必要性，提示有某种物质被释放到环境中。”! N$ ?2 U5 b& N+ g! e( X
结合生物化学技术和先进显微镜，团队发现，一种称为膜泡的微小结构负责运输这些蛋白质。膜泡就像由细菌膜组成的小气泡，从细胞上“出芽”并自由漂浮。4 E3 W' H) ?, q
休眠细胞被证明“装备”最好
9 X  n1 a: |9 O- d, }4 u: o进一步观察显示，受体细胞表现出强烈的休眠迹象——这些细胞减缓了蛋白质合成，降低了代谢水平，并激活了与持留性相关的基因（如HipA）。
3 d6 Y, ^2 T" V1 @! @& e* e9 i/ Q“具有高HipA活性的受体细胞更有可能摄取携带蛋白质的膜泡，并在抗生素治疗中存活下来。”Wen说。“当HipA被移除后，蛋白质摄取和存活率均下降。”" ]4 a3 x3 W! c8 t+ n& q
蛋白质转移还有助于休眠细菌在暴露于致死剂量的抗生素后存活，即在抗生素处理前给予更高浓度的膜泡，可显著提高存活率。9 R$ X9 F: Y  q& O) Y4 f
结果表明，转移的蛋白质帮助休眠细胞在其自身蛋白质合成被关闭时抵御应激。; e% O0 b% E$ k5 r
对抗生素的“分化响应”
- g# x6 L! y4 I; O! C4 {, v# y“我们的研究显示，抗生素会使基因型相同的细菌群体分化为两个截然不同的亚群：供体细胞通过释放充满蛋白质的膜泡作出响应，而受体细胞则进入休眠状态，但能够摄取外来的蛋白质，从而帮助它们存活。”Herman说。( k3 f5 X0 Y/ H0 u
“这种团队合作使得细菌群体中脆弱的成员在可能致命的抗生素攻击面前得以持续存在。”
& I' {6 l( R0 J( u: f8 w8 L研究人员目前正致力于鉴定膜泡中哪些蛋白质有助于受体细胞的持留性。理解细菌之间的供体-受体相互作用，为对抗慢性和持久性感染打开了新的大门。（生物谷Bioon.com）) N  n6 Z2 }) m7 Z
参考文献：9 X# I# U( p$ i* F( y: R9 L
Alice X. Wen et al, Antibiotics stimulate protein transfer to persister cells, Science (2026). DOI: 10.1126/science.adx3972.6 {* P% V# N+ l% t3 U  Z
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