研究人员已经对接合的一个主要组成部分进行了成像——细菌用来相互共享 DNA 的过程。在结合过程中，细菌可以以特殊 DNA 片段的形式交换遗传信息。其中包括帮助它们抵抗常见抗菌药物攻击的基因，使由这些细菌引起的许多疾病对治疗产生抗药性。

因此，更好地了解结合可以让科学家找到阻止这一过程并减少抗菌素耐药性传播的方法。

尽管自 1940 年代以来一直在研究共轭，但该机制背后的原子细节尚不清楚。现在，伦敦帝国理工学院和伦敦玛丽女王大学的研究人员首次对这一过程的关键部分进行了成像。

该结果发表在Nature Communications 上，是了解细菌如何获得耐药性以及如何阻止它们这样做的重要一步。

来自 MRC 分子细菌学和感染中心和帝国生命科学系的首席研究员 Tiago Costa 博士说：“我们的研究结果为我们加速了解基因转移赋予细菌间抗菌素耐药性奠定了基础。重要的是，破译基因转移的机制细节可以为我们提供可用于抑制抗生素耐药性的目标。”

该团队研究了大肠杆菌。当一种大肠杆菌细菌想要与另一种细菌结合时，它会使用 IV 型分泌系统 (T4SS)——一种伸出并穿透另一种细菌的结构。

许多类型的细菌将 T4SS 用于一系列过程，包括在感染期间将有毒蛋白质注射到我们自己的细胞中，或者在竞争资源时将毒素注射到竞争对手的细菌细胞中以杀死它们。

在结合过程中，转移的不是有毒蛋白质，而是自由放养的 DNA 片段，这些片段赋予细菌优势——包括抗菌素耐药性。这些 DNA 片段甚至可以转移到不同种类的细菌中，从而传播对新病原体的耐药性。

T4SS由三部分组成。该团队能够对称为外膜核心复合物的部分进行成像，该复合物将 T4SS 锚定到共享其基因的细菌上。从这个锚点，细菌发出菌毛——一条长链，抓住邻近的细菌，DNA 将转移到该细菌上。

使用称为冷冻电子显微镜的技术获得的图像显示，外膜核心复合物由两个带有非常灵活的连接器的同心蛋白质环组成。这种结构非常灵活，研究人员认为这有助于菌毛在接触其他细菌时的伸展和收缩。

该论文的第一作者，同样来自生命科学系的 Himani Amin 女士说：“我们的结构通过展示非凡的蛋白质组织，揭示了对外膜核心复合物的迷人新见解。这将为更好地了解基因铺平道路细菌种群之间的转移，并可以使研究人员开发预防性治疗方法。”

该团队现在想要对大肠杆菌中剩余的T4SS结合进行成像，以足够详细的方式揭示其全部功能，以向科学家展示如何破坏该过程，减少抗菌素耐药性的转移。

Himani Amin、Aravindan Ilangovan 和 Tiago RD Costa 于 2021 年 11 月 25 日在 Nature Communications 上发表了“来自结合型 IV 型分泌系统的外膜核心复合物的架构” 。