一种前所未有的细菌感染细胞的方式

诸平

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据美国圣地亚哥州立大学（San Diego State University）2022年2月5日提供的消息，该校的研究人员与法国国家科学中心（Centre National de la Recherche Scientifique）的研究人员合作，发现了一种前所未有的细菌感染细胞的方式（A never-before-seen way bacteria infect cells）。

僵尸咬伤和空气传播是细菌和病毒等病原体感染新宿主的一些虚构和真实的方式。圣地亚哥州立大学和法国的生物学家发现了一种新的方式，一种细菌可以侵入活的有机体中的多个细胞。相关研究结果于2022年2月4日已经在《自然通讯》(Nature Communications)杂志网站发表——Tuan D. Tran, Munira Aman Ali, Davin Lee, Marie-Anne Félix, Robert J. Luallen. Bacterial filamentation as a mechanism for cell-to-cell spread within an animal host. Nature Communications, Published: 04 February 2022, Volume 13, Article number: 693. DOI: 10.1038/s41467-022-28297-6. https://www.nature.com/articles/s41467-022-28297-6

这项研究描述了一种新的细菌——Bordetella atropi，它是如何入侵其蛔虫寄主的。研究人员将这种细菌命名为阿特洛波斯（Atropos），因为它切断了生命之线。它的名字很贴切，因为这种细菌会改变其形状，变成一条长线，在不分裂的情况下，在30个小时的时间里，其大小可以达到通常细菌的100倍。

通过改变Bordetella atropi的基因，研究小组发现这种侵入性线程依赖于其他细菌在营养丰富的环境中使用的相同的基因和分子。然而，这些其他的细菌只利用这一途径制造敏锐地更大的细胞，而Bordetella atropi细菌则持续生长。

其它细菌通常会转变成线状（threads），称为丝状（filamentation），以应对危险的环境或对其DNA的破坏。这让它们继续生长，但延迟分裂成新的细菌细胞，直到修复压力造成的损害。然而，在这一研究中，研究人员首次观察到丝状细胞在活的生物体中从一个细胞扩散到另一个细胞的方式，而不是出于应激反应的目的。他们认为，取而代之的是，新物种正在入侵宿主细胞，检测这种丰富的环境，并触发丝状生长，以便迅速感染更多的细胞，并获得额外的营养物质以供其生长。

生物学教授、这项研究的首席研究员罗伯特·卢艾伦(Robert Luallen)说:“我们从在地下找到蠕虫，找到此细菌，然后一直把它带到细菌如何感染蠕虫的分子机制。我们看到了以前没有人见过的东西。”

尽管罗伯特·卢艾伦研究的细菌和蠕虫都没有感染人类，但这种传播机制也可能被人类病原体利用。另外，营养物质诱导的丝状过程可能被其他细菌利用来形成生物膜，这些生物膜可以覆盖导管的导管，并导致患者并发症。

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Viruses can hitch a ride on bacteria

Abstract

Intracellular pathogens are challenged with limited space and resources while replicating in a single host cell. Mechanisms for direct invasion of neighboring host cells have been discovered in cell culture, but we lack an understanding of how bacteria directly spread between host cells in vivo. Here, we describe the discovery of intracellular bacteria that use filamentation for spreading between the intestinal epithelial cells of a natural host, the rhabditid nematode Oscheius tipulae. The bacteria, which belong to the new species Bordetella atropi, can infect the nematodes following a fecal-oral route, and reduce host life span and fecundity. Filamentation requires UDP-glucose biosynthesis and sensing, a highly conserved pathway that is used by other bacteria to detect rich conditions and inhibit cell division. Our results indicate that B. atropi uses a pathway that normally regulates bacterial cell size to trigger filamentation inside host cells, thus facilitating cell-to-cell dissemination.