科学家们已经揭示了细菌如何利用蛋白质制造微小的液滴，以帮助它们在恶劣的环境中生存，从而减少它们被抗生素杀死的机会。

该研究揭示了 aggresomes(由几种不同蛋白质组装而成的微小液滴)如何随着细菌承受的压力增加而形成，并且这些细菌可以形成更成功地承受这些压力的 aggresomes。

由约克大学和北京大学的科学家共同领导的研究小组发现，环境压力与降低细菌内一种叫做 ATP 的化学物质(被称为“细胞能量的通用货币”)的水平有关。据认为，这种减少可能会影响关键细胞蛋白质的溶解度，这些蛋白质促使它们组装成液滴。

这项研究可能有助于解开某些类型的细菌如何既能在抗生素的长期治疗中存活下来的谜团，又能通过改变它们的基因来增加对抗生素形成完全抗性的可能性。

通过使用先进的光学显微镜和计算模型，研究人员表明，“液-液相分离”的物理学可以解释液滴的形成。

科学家们说，溶液中分子之间的吸引力驱使它们在一起形成半稳定的组装体，这些组装体具有有趣的液体特性，并且在聚合体的情况下，包含多达数百个不同蛋白质的分子。aggresome 内的分子像在任何液体中一样保持自由移动，并与 aggresome 外的其他分子进行周转。

通过将蛋白质组装成对核心细胞过程至关重要的液滴，细菌可以在细胞关闭的压力期间有效地将它们储存起来，在有害环境消退时保持它们的安全，同时帮助细胞再次恢复。

该研究的共同主要作者、约克大学物理系和生物系的Mark Leake 教授说：“我们的研究表明，细菌中的聚集体是高度动态的结构;它们就是我们所说的‘细胞器”，但它们在外部缺乏那种膜，而我们通常会在更深入研究的细胞器中找到这种膜，例如我们自己细胞内的细胞核。

“依赖更固定的结构，如膜结合细胞器太慢了：它们不允许细菌对快速变化的环境做出足够快的反应，因为制造和破坏膜以及选择允许进入的分子成分需要时间“然后退出。Aggresomes 通过根本不使用膜来克服这个问题。相反，值得注意的是，细菌已经适应了液体中相分离的基本物理学，以帮助它们生存。”

来自生物物理学、微生物学、遗传学、数学和计算机科学等多个学科的国际研究人员团队为这项研究做出了贡献。

该团队使用荧光蛋白分子上的荧光标记来追踪它们在大肠杆菌活细胞中的位置，这与在我们肠道中发现的非常相似。他们采用数学建模和计算机模拟来确定液-液相分离如何导致观察到的高动态蛋白质液滴的形成。

利克教授补充说：“我们获得这种新认识的唯一方法是通过一个跨学科专业知识的大型团队，利用我团队在实验生物物理学方面的进步，来自约克的汤姆麦克利什团队的创新理论方法，并声明-来自北京范白小组的最先进的细菌遗传学。

“像我们在这里所做的那样，在单分子尺度上研究这些非凡的生物液滴的工作原理，可能有助于我们理解为什么某些疾病会出现问题，不仅是由细菌引起的，还包括由细菌引起的疾病。免疫系统和痴呆症似乎涉及液滴状分子组装。它可能有助于为防止某些液滴形成或针对它们分解的新药物铺平道路。”

“通过液-液相分离形成的无膜细胞器增加细菌适应性”发表在《科学进展》杂志上。