发布迄今为止最清晰的活大肠杆菌结构图

许多细菌的外膜是抵抗抗生素的强大屏障，是细菌产生耐药性的重要因素。根据25日发表在《美国国家科学院院刊》上的论文，研究人员记录了有史以来最清晰的活细菌图片，揭示了其外膜的结构。

研究表明，革兰氏阴性菌的保护性外膜表面可能存在斑块。外膜包含密集的蛋白质构件网络，由没有蛋白质的斑块交替排列而成。这些斑块富含糖链(糖脂)分子，使外膜保持紧密。

这是一个重要的发现，因为革兰氏阴性菌坚韧的外膜阻止某些药物和抗生素渗透细胞。科学家认为，鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌、沙门氏菌等肠杆菌科和大肠杆菌等一类细菌的耐药性比耐甲氧西林金黄色葡萄球菌等革兰氏阳性菌更具威胁性，部分原因是外膜。

为了更好地理解这种结构，科学家们用一根针尖只有几纳米宽的小针来抓挠活的大肠杆菌。细菌表面的分子结构图像显示，细菌的整个外膜被蛋白质形成的微孔包裹，允许营养物质进入，但阻止毒素进入。

图像还显示，外膜中有许多斑块似乎不含蛋白质。这些斑块含有糖脂，常见于革兰氏阴性菌表面。

据研究人员介绍，教科书中细菌外膜上的图片显示，蛋白质以无序的方式分布在膜上，与膜的其他成分混合良好。这张图片说明事实并非如此，但是含有糖脂的斑块是从富含蛋白质的外膜网络中分离出来的，就像油水分离一样，在某些情况下，它会在细菌的外膜上形成缝隙。这说明外膜可能没有完全覆盖整个细菌，可能不太难突破，但也可能有更强或更弱的斑点，可以成为抗生素的靶点。

记者、伦敦大学学院教授Bart Hognom表示，这意味着是时候开始研究这种结构是否以及如何影响外膜的功能、完整性和抗生素耐药性了。

该团队还推测，这些发现可能有助于解释细菌如何在保持严密保护屏障的同时快速生长：在合适的条件下，大肠杆菌可以在20分钟内分裂。他们认为糖脂斑块可能比蛋白质网络允许更多的膜拉伸，使膜更容易适应细菌不断增长的大小。

几十年前，人们发现许多细菌，如大肠杆菌，都有外膜。有外膜的细菌往往对抗生素有较高的耐药性。先前的研究表明，细菌有惊人的外膜强度，也是一种化学屏障。盾牌的结构是什么，它的弱点在哪里？这一次，研究人员获得了活细菌的最佳照片，并观察了其外膜结构。含有糖脂的斑块与富含蛋白质的外膜网络分离，在某些地方形成缝隙。这些缺口的意义何在，能否帮助研发出更具特色的矛，取决于研究人员下一步的研究。