[生物通讯]Scripps研究所的研究人员破译了一种叫做纤毛蛋白（pilin）的细菌蛋白的结构，该蛋白是脑膜炎、淋病、腹泻、肺炎和霍乱等人类疾病的病原体感染所必需的。

在5月23日期的《分子细胞》杂志上，研究小组比报道了纤毛蛋白的两个关键结构，以及该蛋白是如何组装成纤维性纤毛。由于有一整类细菌病原体都需要将纤毛蛋白组成发丝状的纤毛排列在表现，这样才能使病原体移动、附着和感染宿主细胞，因此研究作者认为这项研究为帮助科学家开发出抗上述致命性细菌病的抗体和疫苗提供了必要的信息。

这项工作直接聚焦于两种这样的病原体－－引起囊性纤维化病人、艾滋病病人以及其它免疫系统受抑制个体的严重肺部感染的假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）和导致霍乱的霍乱弧菌（Vibrio cholerae）。

霍乱是一种具有潜在致命性的腹泻传染病，主要出现在发展中国家。“疫苗应该可以在霍乱防治中发挥更大的作用。”Scripps研究所分子生物学部教授John Tainer博士说。

Tainer与该所的高级研究员Lisa Craig博士以及其他研究人员一道确定了纤毛的原子结构。这些研究人员包括Scripps研究所计算专家Mark Yeager教授和达特茅斯医学院的Ronald Taylor教授。

“如果我们能了解纤毛丝状体的原子结构，就能尝试开发高度特异性的疫苗。”文章的第一作者Craig说。

有几种细菌都是利用纤毛来黏附于肠道、肺和其它粘膜性表面、识别外源基因和DNA并将外源序列呈递以增加细菌治病性。在霍乱弧菌中，这些纤毛是感染所必需的，因为它们使得弧菌簇集到一起、形成一个群体防止自身被人的免疫系统攻击。这就使得纤毛成为一个很好的疫苗靶点，阻断纤毛应该可以遏制细菌引起感染的能力。

但由于纤毛的大小和形状特殊，揭开这些蛋白的结构并非易事。纤毛本身是由数以千计的纤毛蛋白亚单位组装成的，这些蛋白一个个联在一起就像是一根细线，它们的长度是宽度的几百倍。

这些结构太大、太灵活了，很难用传统的研究小型蛋白的结构生物学技术来破译。因此在这篇研究中，研究人员创造性地将两种方法组合到一起使用。

研究小组首先用X射线结晶术破译了弧菌中每个纤毛蛋白的结构。研究人员首先使蛋白结晶，然后用X射线照射晶体。接下来收集并分析X射线的衍射模式以确定分子在晶体状态下的结构。虽然霍乱弧菌的纤毛蛋白的一个片段在结构中缺失，但研究人员通过分析P. aeruginosa的一个纤毛蛋白亚单位的全长结构仍能推断出弧菌纤毛蛋白的完整结构。

然后，Craig、Yeager 和 Tainer通过电子显微镜技术了解纤毛蛋白是如何组织成纤毛丝状体的。从X射线结晶术和电子显微镜术获得的综合数据使得Craig、Pique和 Tainer可以在分子水平构建纤毛的详细模型。这个结构为了解纤毛是如何组装、对细菌的病原发生有何作用提供了重要线索，而且还提供了纤毛蛋白的一个独特分子蓝图，有助于新疫苗和疗法的开发。（生物通编译）