根据牛津大学和约克大学等的研究发现，一组细菌如何迅速适应不断变化的生长条件可能会对未来抗生素的发展产生影响。

由牛津大学的Colin Kleanthous教授和约克大学的Christoph Baumann博士所共同主导的一项研究，也有牛津大学的合作者Mark Sansom和奥斯纳布吕克大学Jacob Piehler的关键性的参与，发表在自然（Nature）杂志上。

革兰氏阴性细菌是疾病的主要病因，部分原因是因为它们具有强壮的外膜可抵抗免疫系统和某些抗生素。它们可以生活在范围广泛的环境中，对于大肠杆菌来说就包括河水以及人体和动物体内。

细菌具有复杂的调节机制，以确保它们具有正确的外膜蛋白成分——被称为外膜蛋白——以利于其栖息。但是当细菌适应了生长环境的变化后，外膜蛋白在外膜中怎样被代替，对此却所知甚少。

新的研究描述了细菌怎样改变外膜的蛋白，以及它怎样和膜的蛋白质插入过程密切相关。

研究人员跟踪了大肠杆菌素——一种由某些大肠杆菌菌株产生的毒素——如何通过特定的外膜蛋白受体使之进入细菌内部。使用单分子荧光显微镜，他们观察到，大肠杆菌素结合受体在膜上表现出了一种异常的方式。

“我们花了很多年时间试图找出可能导致该受体此行为方式的因素，好像是被什么东西推动着，”Kleanthous教授解释说。

研究人员发现，数百个受体聚集在外膜上形成一种称之为外膜蛋白岛的结构从而引起推动效应。

通过在人造膜系统中使用纯化蛋白质，科学家们复制了革兰氏阴性菌中外膜蛋白的复杂行为方式，在人造膜系统中他们发现，外膜蛋白具有自我结合的自然倾向。

外膜蛋白岛中包含一种重要的分子机器，它负责在膜中插入新的外膜蛋白。“我们对在岛中发现外膜蛋白插入机器并不感到吃惊，但完全出乎我们意料的是发现这个机器在外膜成熟后会被关闭，”约克大学生物学系的 Baumann博士解释说。虽然这样做的原因目前还不清楚，但它却是新旧外膜蛋白不会混用的新机制的重要组成部分。

研究人员发现，旧的外膜蛋白被推到一个不断增长细胞的末端，而新的外膜蛋白会插入在细胞的中心区域。两个细胞分裂后，细胞似乎不具有任何原始的外膜蛋白。简单来说，像大肠杆菌这样的细菌在仅仅两代之内就会改变它的外膜蛋白包衣。

Kleanthous教授和Baumann博士认为，他们正在进行的始于前者还是约克大学生物学系的一员时的协同工作，将会对我们理解细菌的外膜结构产生重大影响。

“它提供了许多新的研究途径，并对发展抗生素新的潜在靶标提出建议，例如破坏外膜蛋白岛，”他们说。