科学家阐释大肠杆菌抵御胃酸机理

近日来自北京大学生命科学学院及化学与分子工程学院的研究人员在新研究中成功地捕获了一种酸性分子伴侣蛋白在酸胁迫下的“客户蛋白”，并依此阐释了大肠杆菌抵御胃酸的机理。这一结果于2011年9月4日在线发表在《自然》杂志子刊《自然—化学生物学》（Nature Chemical Biology）上。

北京大学生命科学学院的昌增益教授及化学与分子工程学院陈鹏研究员为这篇文章的共同通讯作者。昌增益教授是我国科技部“蛋白质研究”重大科学研究计划专家组成员，其长期以来的研究方向包括对胁迫条件下生物分子的行为和命运，蛋白质同源寡聚化的生物学意义、机制及进化，以及衰老和休眠的分子机制的研究。陈鹏研究员早年毕业于北京大学，获化学和经济学双学士；2003年和2007年分别获美国芝加哥大学硕士和博士学位；后在美国Scripps研究所从事博士后研究；2009年7月应聘北京大学“百人计划”进入化学生物学系工作。现在主要研究重点是蛋白质特异标记和蛋白质药物化学，发表高水平论文10多篇。

作为哺乳动物体内酸性最强的器官，胃所含的强酸性胃液（pH值为1-3）是人和动物抵御绝大多数微生物病菌的一道天然屏障。然而，肠道病原菌能够在强酸性的胃液下存活，并进而造成肠道感染。

大肠杆菌的变异菌株依旧严重地威胁着人类的健康，尤其是最近源于德国的致死性 H104:04型大肠杆菌的爆发，在整个欧洲都造成了恐慌。对于包括大肠杆菌和志贺氏菌在内的肠道病原体微生物来说，顺利地通过人体胃液是它们对肠道进行感染的先决条件。因此，深刻理解大肠杆菌的抗酸性机理将极大地加深我们对这类病原菌的认识，为今后发展新型抗生素奠定基础。

在这篇文章中，研究人员利用开发的一种全新的蛋白质光交联探针，成功地捕捉了大肠杆菌体内的一个关键酸性分子伴侣HdeA的作用底物。对其中的两个本身也是分子伴侣的关键“客户蛋白”DegP 和SurA的进一步研究，使他们发现了一种不依赖于ATP的“分子伴侣-保护分子伴侣”的独特机制，并证明细菌利用这一作用来增加其逃逸胃酸防线的成功率。

该文章所描述的一种不以ATP作为能量货币的分子伴侣间相互作用，以及细菌通过这一相互作用来抵抗胃酸的全新发现都在国际上属首次报道，一经发表就引起了广泛的关注。 Nature Asia-Pacific在2011年9月5日在其网站上作为亮点介绍了该工作，美国化学会的官方杂志《化学与化工新闻》（Chemical & Engineering News）以News Coverage的形式于2011年9月7日报道了这一工作。

该研究得到了科技部、国家自然科学基金委和北京大学985计划的资助。