印第安纳大学布卢明顿文理学院的四位生物学家进行的研究揭示了一种细菌普遍存在的新调节机制，这一发现可能对医疗和农业中的抗菌控制措施产生深远影响。
此外，这种新机制在“生物粘合剂”的生产中也展现出巨大的商业潜力，这种粘合剂是石油基合成品的无毒替代品，广泛应用于医学及其他敏感领域。
这项研究发表在《美国国家科学院院刊》，题为“通过一种农杆菌在多种变形杆菌中保守的外质蛋白控制生物膜的形成”，探讨了自然界中普遍存在的细菌群落——生物膜。生物膜是人类、动物和植物持续感染的常见原因。
Jennifer Greenwich是艺术与科学学院生物系的博士后科学家，也是这项研究的主要作者，研究在Clay Fuqua教授的实验室进行。其他共同作者包括印第安纳大学校友Nathan Feirer和Justin Eagan。
Fuqua教授表示：“这项研究源于对细菌生物膜的兴趣，生物膜不仅是其各部分的总和，还具有增强抗生素耐药性等新特性。”他指出，生物膜的“水平基因转移”率较高，促进了抗生素耐药基因在细菌间的传播，推动了致病病原体的进化。
生物膜在医院和外科手术环境中尤为常见，许多接受人工关节置换或长期导尿的患者常常感染抗生素耐药细菌生物膜。
Greenwich、Fuqua及其合作者研究了一种名为农杆菌的“模式细菌”，其作为植物病原体的功能已被多年的研究阐明。
Fuqua解释道：“我们知道有一种叫做UPP的‘胶水’，它在杆状细胞的一端产生，能够将细菌粘附在非定植表面，形成生物膜。”细菌的UPP胶生产受到细胞内信号分子c-di-GMP的高度调节，这种分子在多种细菌中普遍存在，能够刺激生物膜的形成。
重要的是，这种内部信号在多种细菌中普遍存在，并调节生物膜的形成及细菌如何附着在宿主上。在研究中，Greenwich、Fuqua及其同事发现，农杆菌中c-di-GMP的产生受到外部信号的调节，这种信号是一种名为蝶呤的生物分子，具有多种生物作用。
Fuqua指出：“翼素可以由动物、植物、真菌及几乎所有生命的分支合成，且细菌也能合成。”他认为，“依赖羽翼蛋白的信号传导”可能是宿主与细菌之间，或细菌与细菌之间化学通讯的新形式，深入了解这一调控机制可能会推动抗生素膜治疗的新进展。
Greenwich、Fuqua及其合作者描述了翼素如何通过细菌细胞周围的受体与细胞相互作用。蝶呤受体的相互作用调节了细菌膜上的另一种蛋白质，这种膜蛋白在细菌细胞内部的部分可以驱动内部信号的产生和降解，从而控制生物膜的形成。
Fuqua表示：“一个令人兴奋的发现是，我们发现了一种新的调节机制，这种蝶呤反应和控制系统并非农杆菌所独有，而是在变形菌这一大群体中发现的，包括人类病原体如克雷伯氏菌、弧菌和假单胞菌。”
此外，由于细菌和其他生物分泌翼虫素，这为科学界提供了关于细菌如何收集环境中其他生物的信息，以及影响翼虫素分子稳定性或破坏的环境条件的见解。
Fuqua强调：“了解这些机制及其特性，对我们如何治疗疾病以及如何利用微生物产生积极影响具有重大意义。”他认为，我们可能正处于创造针对生物膜形成的策略的前沿，控制细菌之间的生物膜形成和附着。
这一发现的商业潜力的另一个令人兴奋的方面是，科学家们如何利用控制途径调节胶水的生产，未来可能会生产出这种生物相容的无毒粘合剂。
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