细菌菌毛分离技术升级:高效纯化,提升冷冻电镜研究效率

学术   科学   2024-10-31 07:31   北京  

本文通过ChatGLM/GPT进行辅助对近期Bio-protocol 期刊发表的方案进行解读和概括,若感兴趣请点击“阅读原文”查看详细的实验流程及试材。如果解读中有任何错误或遗漏,敬请指正

2024年10月20日,Bio-protocol 期刊在线发表了美国得克萨斯A&M大学(Texas A&M University)Junjie Zhang团队的Ran Meng博士(现任职于美国耶鲁大学)撰写的题为Host Receptor Pili for Cryo-EM Single-Particle Reconstruction”的方法文章。

https://doi.org/10.21769/BioProtoc.5094
关键词宿主受体 菌毛纯化 单颗粒冷冻电镜 CsCl阶梯梯度

宿主受体(Host receptor)指在宿主细胞表面或内部存在的特定分子或结构,这些分子或结构能够与外来物质(如病毒、细菌、寄生虫、或药物等)特异性地结合。在感染过程中,许多病原体利用宿主受体来识别、附着并进入宿主细胞。例如,在病毒感染中,宿主受体通常是病毒需要识别的细胞表面蛋白或糖类,病毒与这些受体结合后可以引导病毒进入宿主细胞,完成感染过程

普通杆菌属(Acinetobacter)是一类革兰氏阴性、非鞭毛、球杆状细菌,广泛分布于自然环境中,其中包括 Acinetobacter baumanniiAcinetobacter calcoaceticus 等多种已知的医院获得性病原体。这些细菌通过多种机制侵入宿主组织并逃避免疫系统的攻击,其中包括产生多种酶和利用菌毛等结构帮助附着宿主。美国每年约有12,000例因多重耐药普通杆菌引起的感染。普通杆菌的蛋白分泌过程,如第二型、第六型分泌系统以及第四型菌毛分泌系统等,是疫苗开发的重要靶标。特别地,第四型菌毛在细菌致病性中扮演关键角色,对其研究不仅有助于理解病原体的感染机制,还可能揭示单链RNA噬菌体如何通过影响菌毛的功能来减轻细菌的致病性,进而开发新的抗感染策略


  • 通过重复使用注射针进行菌毛的剪切,显著提高了从细胞中分离出菌毛的效率。

  • 在整个纯化过程中,控制适宜的温度是关键,有助于防止菌毛的自然回缩,从而保证纯化效果的稳定性和菌毛的结构完整性。

  • 针对 Acinetobacter genomosp. 16 菌株特别优化了CsCl密度梯度分离步骤,使得菌毛的分离更为精准和高效。

  • 结构生物学研究
    利用纯化的菌毛进行冷冻电子显微镜(Cryo-EM)分析,可以详细解析菌毛的三维结构,为理解其生物学功能和相互作用机制提供基础。
  • 药物靶标开发
    ‍由于第四型菌毛在多种细菌的致病性中起着关键作用,其结构和功能研究可为开发针对这些结构的抗菌药物提供潜在靶标。
  • 病原体感染机制研究
    通过研究菌毛与宿主细胞相互作用的机制,可以更深入地了解病原体的侵入和感染过程,为设计有效的感染防控策略提供数据支持。


这个方法的可重复性已经被本文作美国得克萨斯A&M大学(Texas A&M University)Junjie Zhang团队的Ran Meng博士(现任职于美国耶鲁大学)验证过,相关实验数据与结果发表在Nat Commun,DOI:10.1038/s41467-024-47119-5

温馨提示:积极引用本文不仅是对作者创新技术和科研共享的最佳肯定,也是确保实验可复现性的重要方式。

Meng, R. (2024). Host Receptor Pili for Cryo-EM Single-Particle Reconstruction. Bio-protocol14(20): e5094. DOI: 10.21769/BioProtoc.5094.

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