11月10日，国际知名期刊eLife杂志在线发表了上海交通大学医学院附属瑞金医院、上海市血液学研究所、医学基因组学国家重点实验室蒙国宇团队的最新生物被膜研究论文“Structural basis of host recognition and biofilm formation by Salmonella Saf pili”。论文报道了沙门氏菌非典型菌毛Saf介导生物被膜形成的机制。

　　细菌生物被膜是菌体为适应环境，粘附于物体或者人体组织表面，通过分泌大量的多糖、蛋白质和核酸等胞外基质将自身包裹在其中而形成的聚集膜样物。生物被膜与人类健康紧密相关，比如导致牙菌斑的形成以及植入式医疗器械的感染。相比较于单个的浮游细菌，生物被膜的形成会对抗生素和宿主免疫系统产生更强的抵抗，使感染慢性化和反复化，导致严重的临床问题。因此，生物被膜形成机理一直是国内外学者研究的重点领域。

　　蒙国宇团队长期致力于血液病和病原菌感染结构生物学研究。在生物被膜研究中，该团队在顶级期刊（The EMBO Journal, 2011）首次提出病原菌毒力蛋白Hap粘附素介导细胞间聚合，导致微小菌落及生物被膜形成的模型。

　　在eLife的报道中，该研究聚焦到隐藏在我们身边的“杀手”沙门氏菌，该菌是导致大规模食物中毒的罪魁祸首。研究主角Saf菌毛特异性表达于大多数临床致病的沙门氏菌表面，由一个顶端SafD亚基连接多个SafA亚基组成。研究发现，Saf菌毛具有多粘附（poly-adhesive activity）和自聚(self-associating activity)能力。为理解Saf菌毛作用机制，研究人员通过结构生物学手段，获得单个SafD以及三个连续亚基SafDAA的高分辨率蛋白结构。通过分析SafDAA蛋白晶胞结构，大胆提出Saf菌毛可以通过首尾相连“握手式”寡聚（oligomerization）来介导生物被膜形成的假说模型。研究人员利用生物物理学手段（SAXS,SEC-MALS）和细胞功能实验，多角度印证了这一模型。该研究结合之前EMBO J上的发现，证明细菌通过胞间粘附分子寡聚促进生物被膜形成是一种普遍现象。研究人员还发现链接菌毛各个亚基间的脯氨酸（Pro20）通过其特异的顺-反式转换来改变蛋白的构象，从而影响生物被膜的形成。值得一提的是，脯氨酸在其他类型菌毛亚基间链接（Linker）中高度保守。

　　这项基础研究工作具有潜在的应用价值。一是为沙门氏菌防治（如疫苗和抗体研制）提供精细的靶点蛋白结构视野。二是文章对生物被膜形成机理的阐述，为当今全球抗生素耐药加剧问题的解决，提供了一条抑制细菌寡聚（不以杀死细菌为目的）的崭新思路。

　　蒙国宇课题组的博士生曾龙辉、硕士生张丽和博士后王鹏然为文章的并列第一作者。蒙国宇教授为论文通讯作者。该研究获得国家自然科学基金、上海市科委教委基金等项目以及上海同步辐射光源的支持！

　　文章链接：

　　Longhui Zeng, Li Zhang, Pengran Wang, Guoyu Meng. Structural basis of host recognition and biofilm formation by Salmonella Saf pili. eLife. 2017. DOI: 10.7554/eLife.28619.

https://elifesciences.org/articles/28619#listing