約30%的健康人群的鼻腔粘膜或皮膚表面攜帶金黃色葡萄球菌
【1】。在特定情況，如宿主免疫力異常低下、皮膚破損、醫療器械介入手術（如心臟瓣膜、人工關節）等，金黃色葡萄球菌可造成輕如皮膚、粘膜感染，重至危及生命的心內膜炎、肺炎、敗血症等的發生。隨著全球多重抗生素耐藥性金黃色葡萄球菌的快速流行，金黃色葡萄球菌感染的機制亟待研究以及有效治療技術亟待開發。人類皮膚與粘膜通常呈弱酸性（平均5~6）【2,3】。已有研究表明，數百種基因的轉錄水平在金黃色葡萄球菌遭遇酸性條件下發生變化【4】，但詳細的機制仍待進一步研究。
2020年5月4日，瑞士巴塞爾大學Camilo Perez課題組和洛桑大學Jan-Willem Veening課題組合作（共同一作為張冰, 劉雪（2017年博士畢業於清華大學醫學院，師從張敬仁教授）和Elisabeth Lambert）在Nature Structural & Molecular Biology雜誌上發表文章Structure of a proton-dependent lipid transporter involved in lipoteichoic acids biosynthesis ，解析了參與金黃色葡萄球菌細胞壁合成膜蛋白LtaA的結構，揭示了金黃色葡萄球菌在酸性條件下的生存策略。
眾所周知細菌細胞壁是維持細菌存活、感染活動等必不可少的結構，是抗細菌治療的重要靶點。磷壁酸（lipoteichoic acid）是細胞壁的重要成分之一，由磷酸甘油（glycerol phosphate）單元聚合而成並通過一個二葡萄糖基二酰基甘油（diglucosyl-diacylglycerol）連接到細胞膜外側【5】。膜蛋白LtaA負責將連接分子二葡萄糖基二酰基甘油轉運到細胞膜外側以供磷壁酸裝配， 屬於主要協助轉運蛋白超家族(major facilitator superfamily)【6】。研究人員通過X-射線衍射技術解析了LtaA的結構，分辨率為3.3埃。結合結構分析和基於脂質體系統的功能學實驗，研究人員揭示了LtaA-二葡萄糖基二酰基甘油的結合特點和轉運機制，其中LtaA可與氫離子的耦連並加速二葡萄糖基二酰基甘油的轉運為最顯著的特徵。
LtaA和氫離子之間的耦連讓研究人員進一步探究LtaA和金黃色葡萄球菌在酸性條件下生存狀況的關係。通過監測LtaA敲除以及利用質粒互補表達LtaA野生型及突變體金黃色葡萄球菌的生長，研究人員闡明LtaA對維持金黃色葡萄球菌在酸性條件下生長必不可少。LtaA可以“感受”細胞外部酸鹼度（氫離子濃度）。當遭遇酸性條件時，氫離子濃度增大並形成濃度梯度，LtaA和氫離子耦連並加快對二葡萄糖基二酰基甘油的轉運，促進磷壁酸合成並最終增加細胞壁強度,提高其在酸性條件下的存活率。
LtaA是首次解析的隸屬於主要協助轉運蛋白超家族中轉運兩親性物質的轉運蛋白，拓展了我們對主要協助轉運蛋白超家族的認知。以結構研究為切入點，結合體內外功能實驗，該研究揭示了一種金黃色葡萄球菌在酸性條件下存活的機制，為開發抗金黃色葡萄球菌療法提供新的思路。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41594-020-0425-5
參考文獻
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3. Lambers, H., Piessens, S., Bloem, A., Pronk, H., & Finkel, P. (2006). Natural skin surface pH is on average below 5, which is beneficial for its resident flora. International journal of cosmetic science, 28(5), 359-370.
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6. Gründling, A., & Schneewind, O. (2007). Genes required for glycolipid synthesis and lipoteichoic acid anchoring in Staphylococcus aureus. Journal of bacteriology, 189(6), 2521-2530.
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