Journal of Extracellular Vesicles:发现细菌囊泡在抗菌分子介导的细菌竞争中发挥重要功能

近日，上海交通大学医学院附属仁济医院检验科李敏课题组在国际知名学术期刊《外泌体杂志》（Journal of Extracellular Vesicles， IF=25.841）上在线发表了人体共生菌囊泡与细菌竞争的最新研究成果，证实了囊泡在细菌分泌疏水性抗菌分子及活性发挥中的必要作用，囊泡不是细菌代谢的“垃圾”产物，而是必要的分泌手段。

人体皮肤共生菌在维护宿主健康中发挥着重要的保护作用。分泌抗菌分子提高竞争活性是共生菌常用的手段之一。但对于疏水性抗菌分子如何在机体水性环境中运输从而杀伤靶细菌的机制仍然知之甚少。了解和借鉴这些天然机制对于挖掘和使用共生菌产生的抗菌分子具有重要的指导意义。

细菌囊泡是脂质双分子层的球体结构，起初于革兰阴性菌中发现，后来它们也在革兰阳性菌中被报道，这是一个惊人的发现，因为革兰阳性菌的细胞壁具有很厚的肽聚糖层。如今，人们认为在细菌中，囊泡的产生是无处不在的。囊泡可以包裹核酸、毒素、酶、信号分子和耐药因子等，在细菌的毒力、耐药、信号传导和生物膜形成等中发挥重要的作用。细菌分泌的亲水性分子即使不依赖囊泡也可以发挥功能，但对于囊泡与疏水性分子的关系以及囊泡如何将其递送给靶细菌的机制尚不清楚。

本研究是李敏课题组继前期发现并报道的人体共生菌分泌疏水性抗菌分子微球菌素（MP1）基础上的深入研究（Liu Y et al , Microbiome,2020, IF:14.65）。研究者发现在人体共生菌上清中，有活性的MP1并不是以游离单体的形式存在，进一步分析了囊泡的分泌时相及不同时间点MP1的含量，验证了MP1含量和囊泡产量的强相关性。同时，该团队发现人体共生菌囊泡的抗菌活性曲线和上清抗菌活性的曲线具有极高的匹配度。进一步，李敏团队验证了无论在体外还是体内，只有囊泡包裹的MP1才具有极好的抗菌活性。

对于囊泡是如何介导MP1发挥活性的，该团队发现囊泡可以极大地浓缩MP1并将其包裹入内，游离的MP1分子也可以在分泌出胞外后被囊泡包裹。研究者进一步提供了此前无法获得的证据，即囊泡是通过膜融合的方式将MP1呈递给靶细菌，进而抑制靶细菌的蛋白合成。

本研究证明了囊泡是细菌分泌的疏水性抗菌分子发挥活性的必要形式，不同于简单地提高疏水性分子的水溶性，囊泡包裹的策略可以对该分子实现高度的浓缩、长途运输以及与靶细菌的膜融合。囊泡在细菌生理学中提供了一种必不可少的功能，而不仅仅是附属功能。

该论文第一作者为上海交通大学医学院附属仁济医院检验科刘瑶博士，刘瑶博士也是2020年Microbiome（IF:14.65）文章的第一作者；通讯作者为上海交通大学医学院附属仁济医院检验科李敏教授和美国国立卫生研究院Michael Otto教授。