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細菌隨身組裝的重裝武器
細菌是在細胞內製造蛋白質﹐如果要把做好的蛋白質從細胞內送到細胞外使用﹐就得依賴某些分泌系統將它們送出細胞膜。而每個分泌系統都是由很多種蛋白質零件所組成﹐最後在細胞膜上組裝成一套精緻的奈米機器﹐執行運送蛋白質的任務。美國哈佛醫學院麥卡蘭諾斯(John Mekalanos)教授的研究團隊﹐在霍亂弧菌(Vibrio cholera)裡找到一組特殊的設備﹐將它命名為第六型分泌系統(Type VI secretion system, T6SS)﹐這意味著先前已在細菌中找到5種類似此設備功能的分泌系統。在這個實驗中﹐所使用的主角是霍亂弧菌﹐在測試了包括實驗室中所培養的小鼠細胞(J774)和黏菌細胞後﹐團隊發現霍亂弧菌能用這組設備將毒素送入受測細胞﹐並導致細胞死亡﹐是個不折不扣的武器。
此外﹐他們也比對很多細菌的基因體序列﹐發現不少細菌都有類似的基因。在清查當時能取得的序列資料後﹐科學家們發現1∕4的革蘭氏陰性細菌種類可能都帶有這套系統。後續來自各地的實驗結果也證實這組基因不只是在霍亂弧菌中使用﹐其它種類的細菌也用這套設備攻擊動物或植物﹐代表著這項威力強大的武器其實已在細菌的世界裡被廣泛使用了。不過﹐這組新武器到底是從哪裡來的呢﹖
要找出武器設計圖的來源﹐DNA序列比對工具就顯得相當重要。以機器設計來說﹐如果光是依據對手公司的機器在功能及外型和自身的機器很像﹐這一點證據還不夠用來指控對方抄襲﹐但是如果在比對後發現雙方設計圖細節都一樣﹐那就可能成為有力的證據。科學家在比對DNA序列時﹐發現細菌T6SS基因的序列和T4噬菌體基因的序列有很高的相似度﹐而且不只是1個基因像﹐是整組基因的序列都像。這樣程度的相似度不是巧合可以解釋得通的﹐合理推測應該是噬菌體在感染細菌後把整組基因留在細菌裡﹐後來被細菌重新改造並拿來使用。
如果將這組基因所製造出來的蛋白質們組合起來﹐模樣會像是根埋在細胞裡的長矛﹐基部是可以收縮的蛋白質﹐收縮時會把這根長矛往外推﹐刺入隔壁的細胞﹐把預先放在尖端的毒素送過去。在T4噬菌體身上﹐這組設備位於可收縮的尾部﹐是它們感染細菌時需要用到的重要武器。噬菌體附著在細菌表面時﹐會用這長矛刺穿細菌的細胞壁和細胞膜﹐再透過長矛中間的管道把DNA和蛋白質送入細菌。這些蛋白質可以搶奪對細菌細胞的掌控權﹐把它變成製造噬菌體的殭屍。
演化就是這麼有意思。這套原本是設計來屠殺細菌的精巧奈米機器﹐最後被細菌拿來為自己謀福利。只不過在T4噬菌體身上的這套設備原本長約100奈米(nm)﹐大約只有細菌直徑的1∕10而已﹐但在細菌身上改造後的版本T6SS可以拉長10倍﹐完成組裝時的大小已經接近整隻細菌直徑的長度了。基部蛋白收縮時﹐形成長矛主體的Hcp蛋白突出細菌本體外大約半隻細菌的長度﹐大小等同於有個人拿著把藍波刀﹐以細菌的尺寸來看還挺嚇人的。
...<div class='locked'><em>瀏覽完整內容，請先 <a href='member.php?mod=register'>註冊</a> 或 <a href='javascript:;' onclick="lsSubmit()">登入會員</a></em></div><div></div> 細菌演化，然後生物又要演化對付細菌，最終都是紅皇后理論。
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