細菌在藍光下止步

本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點

這是與Disease Prone的James合作的兩部分文章的第二部分。第一部分可以在這裡找到，介紹了鮑曼不動桿菌以及其在藍光下的奇怪行為。這一部分著眼於導致這種行為的分子生化細節。

鮑曼不動桿菌對光反應的能力取決於BlsA基因的表達，BlsA代表藍光感應A。計算機分析（即在計算機上完成的工作）表明，該基因存在於幾種不同的不動桿菌屬物種中，並在其N-末端包含一個藍光感應-使用-黃素 (BLUF) 結構域。

所有蛋白質都有兩個末端，一個N-末端和一個C-末端。在許多細菌蛋白質中，一個末端包含對刺激的受體，而另一個末端包含啟用劑，啟用劑執行對該刺激的分子反應。例如，一種識別砷的蛋白質將具有一個識別砷離子的結構域，以及一個啟用另一種蛋白質的結構域，該蛋白質導致細胞對砷做出反應。

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到目前為止，在 BlsA 蛋白中只發現了一個感測器結構域，這就是 BLUF 結構域。為了使蛋白質發揮作用，很可能存在一個啟用劑結構域，但到目前為止，還沒有關於它可能是什麼的線索。

由於“結構域”只是一個蛋白質環，並且由於進化喜歡重複使用部件，因此相同的結構域經常可以在許多不同的蛋白質中找到。BLUF 結構域也不例外。這意味著一旦您識別出 BLUF 結構域，您就可以使用具有相同結構域的相關蛋白質來收集有關其工作原理的資訊。在發現它的每種蛋白質中，BLUF 都具有相同的工作——藉助稱為黃素的小分子來感知藍光。事實上，BLUF 結構域不僅在細菌中發現，而且也被一些真核生物使用；在小型藻類原生生物（眼蟲，對於我知道會感興趣的原生生物學家，見下方第三篇參考文獻）中感知藍光。

黃素是控制藍光依賴性反應的常用分子，因為它可以在藍光存在下改變與其連線的蛋白質的氧化還原狀態。黃素相關分子存在於多種植物以及土壤細菌紅桿菌中，紅桿菌含有可用作轉錄因子的 BLUF 結構域蛋白——轉錄因子是直接影響細菌 DNA 表達的蛋白質。因此，在藍光存在下，這些蛋白質可以開啟基因以產生細胞反應。

尚不確定鮑曼不動桿菌的 BlsA 蛋白是否充當轉錄因子，但一個有趣的要點是其活性是溫度依賴性的。在 24 攝氏度時，BlsA 表達並觀察到效果，但是如果細菌在 37 攝氏度下孵育，則產生的 BlsA 減少五倍。該論文沒有深入探討溫度的影響，但這是一個非常有趣的研究方向，因為大多數細菌實驗僅在一個溫度下完成，即細菌生長的最佳溫度。雖然這對於實驗控制很有用，但可能會導致研究人員錯過生理相關的重要的影響。就作為人類病原體的鮑曼不動桿菌而言，37 攝氏度可能表明它已到達人體內部，因此無論多麼黑暗，細菌都希望留在原地！

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