亚利桑那州立大学 信用:Unsplash/CC0公共领域 细菌膜泡曾经被认为仅仅是细胞生命的废弃产物，现在已经成为一个令人兴奋的新的研究途径，因为它们给其他细菌和其他细胞类型带来了丰富的生物信息
这些由大多数细菌产生的微小颗粒可以从外细胞膜上发芽，沿着细胞表面移动，偶尔迁移到细胞间隙
路易斯·希斯内罗斯是亚利桑那州立大学生物计算、安全和社会生物设计中心和基础科学概念超越中心的研究员
在一项新的研究中，路易斯
希斯内罗斯和他的同事描述了抗生素对膜泡的影响，证明了这类药物能主动改变泡的运输特性
在抗生素的影响下，微生物越来越多的被细菌制造和释放出来，并越来越快地离开它们的起源
研究人员认为，微血管行为的改变可能代表了对抗生素存在的应激反应，此外，从细胞膜释放的微血管可能向邻近细胞传递紧急警告信号，并可能增强抗生素耐药性
“长期以来，人们一直认为膜泡参与了细胞间的信号传递过程，导致活细胞集体行为的改变，如抗生素应激导致的生存反应的协调，”希斯内罗斯说
“但这一过程中的许多细节还没有被很好地理解
我们的工作在这个领域打开了一扇新的大门
" 希斯内罗斯是亚利桑那州立大学生物计算、安全和社会生物设计中心和基础科学概念超越中心的研究员
巴黎巴斯德研究所的同事朱莉娅·博斯和迪迪尔·马泽尔也加入了他的行列
这项研究发现发表在最新一期的《科学进展》杂志上
细菌卫星 膜泡——从细菌膜上脱落的包裹颗粒——是信息的管道
像纳米级闪存驱动器一样，它们可以以多糖、蛋白质、脱氧核糖核酸、核糖核酸、代谢物、酶和毒素的形式编码和携带大量数据
它们还在外膜上表达许多蛋白质，这些蛋白质来源于它们分泌的细菌表面
关于囊泡运输控制机制的开创性研究获得了2013年诺贝尔生理学和医学奖，目前正被用于包装期待已久的新冠肺炎疫苗中的斯派克基因
MVs所携带的丰富的信息库及其对细菌和非细菌细胞的最终影响引起了科学和医学的极大关注
除了提醒细菌同伴注意抗生素等环境压力外，微血管还与群体感应活动有关，这种活动告知细菌总的种群密度，甚至可能影响高等哺乳动物的大脑活动
如果肠道微生物产生的微血管将货物运输到神经系统，这种情况就会发生
从细菌和其他单细胞生物到古细菌和在多细胞生物中发现的真核细胞，包括癌细胞，膜泡是所有生命王国的共同特征
根据它们出现的细胞类型，它们被认为是细胞间通讯、凝血、炎症过程和肿瘤发生的重要因素，并在干细胞生物学中发挥作用
仔细看看 然而，尽管价值流很重要，但直到最近才得到足够的重视
由于它们的微小性质，直径在20到400纳米之间，它们是一个具有挑战性的研究课题，特别是在它们在生命系统中的自然状态
深入了解MV微妙行为的关键是技术进步，这使得它们可以被密切观察
这项新的研究概述了荧光显微镜和数据分析的复杂方法，用于在实验室检查下跟踪微血管的产生和运输
传统上，MV的研究是借助于生化技术、电子显微镜和原子力显微镜
这些方法帮助研究人员探测微血管的内容，其中可能包含核酸、蛋白质、脂质、各种毒素、抗生素、噬菌体受体、信号分子、代谢物、金属和生长因子
微血管的精确组成取决于母细胞的生理细节以及形成微血管的方式
同样，许多因素可以影响微血管的形成和释放
这些包括抗生素和化疗药物、环境影响、细胞死亡和坏死以及细菌的脱氧核糖核酸损伤
微血管生成和运输的增加可能是对细菌应激的普遍反应
细菌信息高速公路 MV运输的下游效应同样也是一个值得深思的话题
微血管的释放似乎与许多重要的生物学过程有关，包括细胞间通讯、水平基因转移、社会现象和免疫反应调节
重要的是，它们也被认为是抗生素的诱饵
为了更好地理解生命系统中微血管的这些和其他属性，密切跟踪它们随时间的运动是至关重要的
目前的研究代表了抗生素治疗后对微血管的第一次高分辨率定量追踪
所描述的实验涉及一群活的大肠杆菌，这是人类肠道中常见的共生细菌
用荧光染料标记单个微血管，然后用高放大倍数的延时荧光显微镜结合快速图像采集进行观察
此外，使用成像工具对MV传输进行研究，使粒子跟踪完全自动化
对囊泡运动的分析表明，用低剂量抗生素处理显著改变了囊泡动力学、囊泡与膜的亲和力和细胞膜的表面性质，通常增强了囊泡沿细菌膜表面的转运
继续进行的研究应该有助于研究人员确定细菌群体是否表现出急剧增加的、压力诱导的MV转运表现出增强的抗生素耐药性
根据新研究的相应作者博斯的说法，“这是第一个在活的微生物群体中实时跟踪成千上万个单个膜泡轨迹的证据
了解它们如何在细菌微菌落中移动和定位，以及它们的运动特性如何成为抗生物应激的标志，无疑将为这一迷人且当前热门的话题开辟一条新的研究途径
" 这项研究有助于增进我们对这些至今仍很神秘的实体的理解，同时有可能为免疫学和生物技术的广泛应用铺平道路
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