细菌的新“捕食者”曝光！“夺取脂质的五把刀”——捕食细菌隐藏的“超级武器”PopA的冲击

1. 序章―“细菌吃细菌”的奇妙生态系

抗生素无效的超级耐药菌（AMR）是目前世界卫生组织（WHO）警告的“无声的流行病”。作为对策，受到关注的是捕食细菌的细菌──例如Bdellovibrio bacteriovorus（以下简称Bdellovibrio）。

Bdellovibrio 会冲向作为猎物的革兰氏阴性菌，穿破细胞壁侵入内部，吸取养分后分裂，最终破坏宿主并逸出。它简直就是细菌界的狼。自1970年代以来，研究一直在进行，但其攻击机制仍然有许多未知之处。en.wikipedia.org

2025年7月，以英国伯明翰大学为中心的国际研究小组宣布，他们解开了这种捕食者“武器”的一部分。他们关注的是被命名为PopA的外膜蛋白（OMP）。传统上被认为是单体或三聚体的OMP，竟然形成了**五聚体（五聚合体）**，并具有一种捕捉周围脂质的独特结构。

研究团队结合X射线晶体解析、冷冻电子显微镜和AI结构预测，成功可视化了PopA的“碗状”立体结构和脂质捕捉机制。此外，通过同源性搜索，发现多种细菌中潜藏着四聚体、六聚体、九聚体等多种量体的“兄弟蛋白”，揭示了一个未被探索的“超级家族”的存在。phys.orgnature.com

2. 研究的详细内容―夺取脂质的新捕食策略

2-1 与先行常识的冲突

迄今为止，OMP的多聚体化被认为与运输通道的稳定化或细胞外突起结构（pilus）的形成等有限功能相关。然而，PopA采取了一种完全不同的策略，称为“脂质捕捉”。它直接捕捉构成膜的磷脂和脂肪酸，可能导致宿主膜的局部缺损，从而增强杀伤力。此外，当在大肠杆菌中人工表达时，宿主膜部分崩溃，导致生长不良。phys.org

2-2 超级家族的扩展

通过基于AI的FoldSeek搜索，海洋、土壤、宿主共生型等环境中检测到了PopA类似蛋白。这颠覆了“捕食者专用武器”的传统形象，暗示它可能是细菌间竞争的普遍工具。期待其在病原菌破坏宿主细胞膜的机制以及作为生物膜崩解剂的应用。eurekalert.org

3. 专家评论

• Andrew Lovering 教授（伯明翰大学・结构生物学）

  “这是改写细菌外膜‘教科书模型’的发现。PopA的五聚体结构可能不是‘例外’，而是‘先例’。”

• R. Elizabeth Sockett 教授（诺丁汉大学・微生物学）

  “Bdellovibrio研究正在从捕食现象的解谜转向抗菌技术。PopA超级家族的识别将成为桥梁。”

4. 社交媒体上的反响

研究发表后，#PopA #BacterialPredator等标签在X（旧Twitter）和Mastodon上迅速升温。

生物信息学影响者称赞其为“天然抗生素工厂”，而合成生物学家则提出谨慎意见，认为“如果误操作，有益菌也可能成为猎物”，讨论正在扩散中。

5. 医疗・产业应用的可能性

• 替代抗生素
  模仿PopA的脂质捕捉活性的肽/小分子化合物可能作为外膜破坏型抗菌剂建立新类别。

• 生物修复
  利用其在油污染环境中捕捉脂质的能力，构想设计帮助污染清除的人工微生物联合体。

• 合成生物学平台
  可能将PopA超级家族模块化，用于靶向细胞外囊泡或控制脂质体型药物递送的开口。

6. 课题与展望

1. 非捕食菌中的功能
   多种细菌中存在PopA类似体的原因尚未解明。出现了作为防御方（猎物方）膜改造工具的逆转情景。

2. 结构多样性的意义
   四聚体或九聚体是捕捉比五聚体更大的脂质池，还是针对完全不同的底物？

3. in vivo验证
   动物模型中的安全性和有效性评估至关重要。特别是对肠道菌群的影响，需要复杂系统模拟和实验的双重验证。

7. 结语

PopA的发现将捕食细菌研究的重心从“生态解密”大大转向“分子武器的利用”。窥探“细菌之间的军备竞赛”可能是人类获得新抗菌策略的最短路径。次世代测序仪和AI结构预测带来的“隐藏的超级家族”发现热潮将继续下去。