研究人员发现了一种新的分子机制，细菌可以通过这种机制粘附在人体肠道的纤维素纤维上。由于两种不同的绑定模式，它们可以承受体内的剪切力。巴塞尔大学和苏黎世联邦理工学院的科学家在 自然通讯 杂志上发表了他们的研究结果。
纤维素是植物细胞壁的主要组成部分，由连接在一起成为固体纤维的分子组成。对于人类来说，纤维素是不可消化的，大多数肠道细菌缺乏分解纤维素所需的酶。
但是，最近在人体肠道样品中检测到了来自纤维素降解细菌R. champanellensis的遗传物质。肠道细菌定植对人体生理至关重要，了解肠道细菌如何粘附于纤维素可拓宽我们对微生物组及其与人类健康关系的了解。
被研究的细菌使用细胞外壁上复杂的支架蛋白和酶网络(称为纤维素网络)来附着并降解纤维素纤维。这些纤维素网络通过相互作用蛋白家族结合在一起。
特别感兴趣的是负责将纤维素网络锚固到细胞壁上的cohesin-dockerin相互作用。这种相互作用需要承受体内的剪切力才能粘附到纤维上。这一重要特征促使研究人员更详细地研究锚固复合体对机械力的反应。
通过结合使用单分子原子力显微镜，单分子荧光和分子动力学模拟，巴塞尔大学和苏黎世联邦理工学院的迈克尔 纳什教授与慕尼黑大学和慕尼黑大学的合作者一起研究了该复合物如何抵抗外力。
两种结合模式允许细菌在流动下粘附在表面
他们能够证明该复合物表现出罕见的行为，称为双重结合模式，其中蛋白质以两种不同的方式形成复合物。研究人员发现，两种结合模式具有非常不同的机械性能，一种在约200皮欧顿的低力下断裂，另一种仅在600皮欧顿的力下表现出更高的稳定性。
进一步的分析表明，蛋白质复合物表现出一种称为 捕获键 的行为，这意味着随着作用力的增加，蛋白质相互作用变得更强。据信这种相互作用的动力学使细菌在剪切应力下粘附于纤维素并响应于新的底物或探索新的环境而释放复合物。
我们清楚地观察到了双重结合模式，但是只能推测它们的生物学意义。我们认为细菌可以通过修饰蛋白质来控制结合模式的偏好。这将允许根据环境从低粘附状态切换到高粘附状态。 纳什教授解释。
通过揭示这种自然的粘附机制，这些发现为开发具有相似行为但结合疾病靶标的人工分子机制奠定了基础。这样的材料可以在生物基医用胶或生物体内治疗性纳米颗粒的剪切增强结合中应用。纳什说： 目前，我们很高兴回到实验室，看看有什么问题。
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