难以破解的水晶

s层是覆盖在许多细菌和古生菌细胞表面的二维蛋白质阵列。其中一种细菌是艰难梭状芽胞杆菌，这是一种耐抗生素的超级细菌，是抗生素相关腹泻的主要原因。确定艰难梭菌(C. diff，简称C. diff) s层的结构和组装不仅对了解其生物学特性至关重要，而且将开辟专门针对这种病原体的新的治疗途径。
纽卡斯尔大学的Paula Salgado博士领导的团队利用钻石光源的MX光束线，确定了一种晶格形成蛋白SlpA的晶体结构。像其他s层(表面层)蛋白质一样，这种蛋白质有能力形成二维晶体旁阵列，覆盖重要的人类病原体艰难梭状芽胞杆菌的整个细胞表面。

艰难梭菌细胞周围的s层聚集。(资料来源:lizzie van der Aart)
将一个天然的2D阵列结晶成3D晶体并不容易，而且这种晶体有很多问题。Paula Salgado博士解释说，在获得第一个晶体10多年后，与MX光束线工作人员的合作对最终解决结构问题至关重要
“即使获得了晶体，也不是所有的晶体都能很好地衍射，因此钻石同步加速器对项目的成功至关重要。这项工作特别依赖于I24(微聚焦束线)来测试数百种晶体，并筛选最佳晶体中的最佳点，以收集最佳数据集。
“获取本地数据并不是事情的结局，因为没有模型来确定结构。Diamond公司MX波束线的工作人员总是渴望帮助解决这个问题，并愿意尝试新的方法，满足特殊波束时间的要求。
“我们一起探索和开发了新的方法。我们尝试的一种可能性是进行高通量重原子浸泡，以确定合适的异常源来解决相问题。我们改造了XChem的管道，并使用声学液体处理程序(ECHO, Labcyte)，利用超声波脉冲将纳升液滴分发到含有晶体液滴的平板中。
“然而，关键的实验是使用独特的长波长I23光束，这允许使用SlpA中的原生硫原子作为开始建立模型所需的信息源。”
就像博士生Paola Lanzoni-Mangutchi解释的:“这是一个具有挑战性的项目，我们花了很多时间在一起，培养困难的bug，并在钻石光源同步加速器上收集x射线数据。”
Barwinska-Sendra博士解开了SlpA构建模块的结构和功能细节，他补充说:“合作是我们成功的关键，因为我确定了子复合体的结构，这使Paola能够建立完整的SlpA模型。”
来自谢菲尔德大学的合作者费根博士利用电子衍射技术对艰难梭菌细胞完整的表层进行了分析，SlpA使得研究团队能够描述艰难梭菌s层的结构和组装。
艰难梭菌或艰难梭菌是所谓的超级细菌之一，它们有多种方式抵抗抗生素，可以结合多种耐药机制。C. diff是一种感染人类肠道的超级细菌，除了三种现有药物外，它对所有药物都有耐药性。不仅如此，当服用抗生素时，它也会成为一个问题，因为肠道中的有益细菌会和导致感染的细菌一起被杀死。由于差异梭菌具有耐药性，它可以生长，并由于肠道中的大量病变而导致从腹泻到死亡的各种疾病。另一个问题是，治疗C.diff的唯一方法是服用更多的抗生素，因此循环重新开始，许多人会再次感染。
SlpA结构展示了SLPL(金)和SLPH(板岩)如何形成一个紧密的络合物，创造了复杂的晶格。(来源:Paola Lanzoni-Mangutchi, Anna Barwinska-Sendra和Paula Salgado)
由维康信托基金资助的bugs layer Consortium(该联盟还包括格拉斯哥大学的Douce博士)目前正专注于探索新确定的SlpA结构和组装，以及它如何使设计C. diffi特异性药物打破s层并对抗感染成为可能。
保拉·兰佐尼-曼古奇，奥希克·巴纳吉，杰森·威尔逊，安娜·巴温斯卡-森德拉，约瑟夫·a·柯克，菲利帕·瓦兹，肖娜·奥贝妮，阿诺德Baslé，卡迈勒·埃尔奥马里，阿明·瓦格纳，尼尔·f·费尔韦瑟，吉莲·r·杜斯，皮尔·a·布洛，罗伯特·p·费根和宝拉·s·萨尔加多。“艰难梭菌s层的结构和组装”。Nat comm 13,970(2022)。https://doi.org/10.1038/s41467-022-28196-w
PDB id: 7ACV, 7ACW, 7ACX, 7ACY, 7ACZ
自然审稿。Doi: 10.1038 / s41467 - 022 - 28196 - w

进一步的信息

Paula Salgado博士:https://salgadolab.org/
https://www.ncl.ac.uk/medical-sciences/people/profile/paulasalgado.html
图片:https://lizahvanderaart.com/