卡内基梅隆大学的研究人员发现了一种在细菌通讯和感染中起关键作用的分子。他们的研究结果为肺炎球菌的分子词典添加了一个新词，并可能导致操纵细菌和预防感染的新方法。来自生物科学副教授Luisa Hiller的研究结果发表在10月11日的PLOS病原体杂志上。

世界各地的生物以他们自己独特的方式进行交流：人类使用文字，蜜蜂跳舞，萤火虫发光。解码社区的共同语言提供了理解和影响社区行为的能力。

如果细菌也有自己的语言怎么办?如果我们理解了这种语法，我们可以简单地让细菌停止让我们生病吗?

这些问题是希勒研究的核心。她的实验室正在研究“细菌语言学”，试图找出细菌用来交流的“词汇”。他们希望收集一本字典，为研究人员提供操纵致命病原体所需的词汇。

希勒实验室正在揭示细菌通讯如何导致疾病和抗生素耐药性，重点是细菌肺炎球菌。

肺炎球菌经常在儿童和老年人中殖民。它可以栖息在喉咙后部而不会引起任何症状，但当它扩散到喉咙以外的组织时，它可能导致轻度至严重的疾病。肺炎球菌是上呼吸道疾病的主要原因，并且是肺炎和小儿耳部感染的常见原因。在全球范围内，每年造成超过一百万人死亡。

肺炎球菌在称为生物膜的社区中形成并繁殖。社区提供了一个细胞沟通，合作和战斗的环境。生物膜还可以保护细菌免受抗菌干扰，并可作为抗生素抗性的滋生地。

在生物膜中，肺炎球菌分泌许多似乎用于通讯的分子 - 告诉细胞迁移，繁殖和适应。尽管它们在疾病传播中具有潜在的作用，但关于这些分子词的许多内容仍然是一个谜。

“如果我们知道细菌词的含义，也许我们可以将它们从系统中移除或操纵它们，这样肺炎球菌就不会致病，”希勒说。

在PLOS病原体研究中，生物科学研究生Surya Aggarwal确定了一种以前无法鉴定的肺炎球菌分子 - 一个新词¬-他命名为BriC。他和他在Hiller实验室的同事们发现，BriC在生物膜发育过程中发挥着重要作用，通过向细菌发出信号，在能力过程中产生更多的生物膜，这种代谢状态可以实现包括DNA交换在内的多种细胞功能。BriC是研究人员了解能力细胞如何与其他细胞相互作用以将自身组织成生物膜的第一条线索。

该研究的作者还发现，在疾病的背景下，BriC似乎使肺炎球菌感染更加健壮。

“在生物膜内生长的细胞对抗生素治疗非常顽固”，Aggarwal说。“鉴于这种联系，BriC具有更大的意义。它可能成为使细菌对抗生素治疗更敏感的目标。”

最后，研究人员还发现，细菌也可能会对其词语进行语义更改。他们确定一些至关重要的临床菌株进化出一种修饰，以产生超出能力的BriC。他们还生产了更多的BriC，并且更频繁地生产它，这增强了生物膜。研究人员目前正在研究这种变异对儿童疾病的发展意味着什么。

“我们正处于字典的最开头，”希勒说。“我们将继续深入研究BriC的意义，以及相关的细菌词，作为操纵细菌语言和控制疾病的手段。”

其他研究作者包括：Rory Eutsey，Jacob West-Roberts，Wenjie Xu和Carnegie Mellon University的Aaron Mitchell;来自洛桑大学的Arnau Domenech和Jan-Willem Veening;来自莱斯特大学和基尔库克大学的Iman Tajer Abdullah和Hasan Yesilkaya;来自莱斯特大学的Hasan Yesilkaya。Hiller还是Allegheny健康网络生物膜研究卓越中心的成员。

该研究由国家卫生研究院(DC-011322)，斯图帕科夫科学成就奖和卡内基梅隆大学生物科学系资助。