绿色荧光蛋白（GFP）标记的DivIVA蛋白位于菌丝分支的末端。上海2012年8月10日讯——链霉菌能够产生大多数临床上有用的抗生素，然而迄今为止，我们对其生长机制仍未完全理解。在一项新研究中，博士研究生Antje Hempel通过解析链霉菌菌丝如何及为何产生分支，加深了我们对它们生长方式的理解。

链霉菌通常生活在土壤中，依靠分解植物物质生存，并通过长出菌丝分支网络来实现这一过程。它们产生大量不同的酶，从而能够利用多种物质来源促进代谢，同时也产生保护性化合物。这些化合物因可用作抗生素和其他药物而得到广泛研究，但这种细菌实际上如何生长，却一直是个谜。

与其他细菌物种相比，链霉菌的菌丝分支生长更类似于真菌。它们的细胞从末端生长，而非常见的细菌在细胞中间伸长的生长方式，然而很少有研究小组研究过这种类型的极性生长。

此前，Klas Flärdh博士证实极性生长依赖于一种名为DivIVA的蛋白：该蛋白在生长末端积累并指导细胞壁合成。根据一篇发表在《PLoS Computational Biology》期刊上的论文，Antje与来自英国约翰英纳斯中心和瑞典隆德大学的同事们发现了分支位点的选择机制以及分支化（即产生分支）的启动方式。DivIVA积累到极点中，而分支化正是从极点处开始启动的。Antje发现这些DivIVA极点并非自动形成，而是当生长末端向外延伸时，从现存的极点上分裂下来，并位于细胞壁侧面的后方。随后，Antje与约翰英纳斯中心的生物学者David Richards和Martin Howard合作，构建出描述这一系统如何工作的数学模型。一系列延时拍摄图片显示了未来的分支位点是如何被标记的：一个小子极点从末端极点上分裂下来，位于细胞壁侧面的后方，随后其大小持续增加，最终导致新分支的产生。DivIVA用绿色荧光蛋白标记，图片来自《PLoS Computational Biology》8(3): e1002423。

极点能够分裂并产生子极点，其中子极点通常约为原始极点大小的10%。子极点的大小持续增加，直到达到一个临界值，此时它就能触发链霉菌菌丝产生新分支。末端到分支的距离由子极点达到临界值所需时间决定，而分支的数量则依赖于极点分裂的次数。Antje在实验中努力测量这些因素，从而证实了该数学模型的预测结果。

该模型也能预测罕见事件的发生，即末端极点分裂为两个大小几乎相同的子极点，这两个子极点足够大，能立即触发链霉菌菌丝产生分支。在实验中，研究人员也精准地观察到这种分裂，从而直接在生长末端产生分支，进一步证实了模型的预测。

这种模型解释了新分支如何产生，但也引发了一个问题：链霉菌是否能够控制其分支化，如果能，又是如何控制的。

如今，在一项发表在《PNAS》期刊的新研究中，Antje证实了分支化过程是如何受到调节的。她发现DivIVA受磷酸化控制，并鉴定出相应的特异性激酶。在正常生长期间，只能观察到低水平的DivIVA磷酸化。但当利用细胞壁合成抑制剂阻断末端生长时，这会触发DivIVA磷酸化，从而改变链霉菌菌丝分支产生模式。这些发现提示，当链霉菌遇到生长障碍时，它会重新安排其菌丝分支产生模式。（生物谷：Bioon.com）

本文编译自Bacteria branch out。