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科学家揭示霍乱弧菌鞭毛分子结构 — 等级 B2 — a scanning image of a human cell

科学家揭示霍乱弧菌鞭毛分子结构CEFR B2

2025年12月31日

等级 B2 – 中高级
5 分钟
281

霍乱每年造成大量死亡,病原是霍乱弧菌(Vibrio cholerae),它们通过感染小肠细胞引发疾病。虽然科学家几十年来已知鞭毛由多种蛋白组成,但鞭毛各部分如何在活体中组装并旋转,仍是一个未解之谜。耶鲁医学院的研究在Nature Microbiology上报告了对活体霍乱弧菌鞭毛的近原子级分子结构,这一发现被描述为“持续了70年的谜”有所进展。

研究团队开发并结合了几种方法:他们构建了带有发光标记的鞭毛蛋白突变株,在液态乙烷中将细菌快速冷冻,然后在高分辨率电子显微镜下进行近原子成像。参与工作的人包括负责的资深作者Jun Liu、第一作者Wangbiao Guo,以及参与冷冻和成像的合作者。

成像结果显示,四种鞭毛蛋白中的每一种都定位在一个亲水性的保护外套(称为鞘)内的特定位置。鞘曾阻碍早期的结构解析;研究还发现鞭毛核心与其他细菌相似,但表面不同,表明存在独特的适应性改造。研究者提出鞘可能充当润滑层,使鞭毛能相对外层独立旋转,从而提高在液体中移动速度并帮助细菌穿过小肠黏液层以感染细胞。

作者指出,这些图像和技术将推动后续研究,并可能为针对鞭毛的新药或其他防治策略提供线索。该研究获得美国国立卫生研究院、国家科学基金会、耶鲁大学及若干基金会的资助,研究内容由作者负责,来源:Yale。

难词

  • 病原能引起疾病的微生物或因子
  • 鞭毛细菌用于运动的长纤维结构
    鞭毛蛋白, 鞭毛各部分, 鞭毛核心
  • 近原子级接近原子尺寸的分辨率
    近原子级分子结构
  • 亲水性能与水容易相互作用的性质
    亲水性的保护外套
  • 包裹在外的保护性套层
  • 结构解析确定分子或结构详细形态的过程
  • 润滑层减少摩擦、帮助移动的薄层
  • 资助提供研究经费或支持的行为

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讨论问题

  • 你认为了解霍乱弧菌鞭毛的近原子级结构,可能为防治霍乱带来哪些具体帮助?请解释理由。
  • 文中提到使用冷冻并在高分辨率电镜下成像的方法,你觉得这些技术还可以用来研究哪些其他微生物结构?为什么?
  • 如果科学家基于鞘或鞭毛开发新药,实际研发或应用中可能遇到哪些挑战?请列出并简要说明。

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