毫不誇張地說，這個世界是由微生物統治的。
不信你瞧，在幾乎所有肉眼能看到的地方，都存活著數以萬計肉眼看不見的小小生靈，就連我們人類的體內體表，也是居住著很多細菌。
這些菌自然不會都是好菌，也有很大一部分會導致疾病。如果身體沒有相應的抗菌方法，可能我們早就大病一場了。從這個角度來說，恐怕人類自身才是最強的“抗菌材料”。
近期，《科學》雜誌的一項研究就為我們揭示了尿液中一種蛋白的抗菌機制[1]。這種尿蛋白形狀細長，具有很多枝杈，這些枝杈可以緊緊“抓住”細菌的菌毛，將它們一網打盡，並最終隨著尿液排出體外。
尿調節蛋白可結合致病菌的菌毛，阻止其侵入尿道上皮細胞
前文所述的這種尿蛋白大名叫做尿調節蛋白（UMOD），是尿液中最豐富的一種蛋白。早在六十多年前，科學家們就在電子顯微鏡下發現了這種蛋白，也發現了它形成的細長蛋白絲。
其實科學家們一直懷疑尿調節蛋白是保護尿道環境免遭細菌感染的頭號功臣，不過受限於科學技術，科學家們一直沒有徹底搞清楚尿調節蛋白到底長什麼樣、又是怎麼作用的，只是初步懷疑它可能能夠阻止致病菌結合尿道上皮表面的糖鏈，以此來保護機體。
如今我們有了冷凍電鏡技術，想要看清尿調節蛋白可就簡單得多啦！
有意思的是，此前研究一直認為尿調節蛋白是一種鋸齒狀的細絲，就像白熾燈泡裡的燈絲，不過通過冷凍電鏡多方向觀察，研究者發現它其實是類似魚骨的形狀，有中心一條主幹和有規律突觸的很多枝杈。
冷凍電鏡下不同方向觀察到的尿調節蛋白
經過一通分析，研究者發現這些枝杈就是它們能夠攔截致病菌的關鍵了。
實驗中，研究者們選擇的是一種致病性的大腸桿菌。他們發現，大腸桿菌黏附尿道上皮細胞最關鍵的1型菌毛，其實和尿調節蛋白的枝杈也能結合，而且結合力還相當強、相當穩定。此外，每個致病菌會有多個菌毛，它們都有可能被尿調節蛋白揪住。
這種結合比1型菌毛和尿路壁上糖鏈的結合要更牢固，所以在致病菌打上皮細胞主意之前，它們就會被尿調節蛋白一網打盡了。
尿調節蛋白“圍攻”大腸桿菌
尿調節蛋白與大腸桿菌之間的作用是通過一個特定的天冬醯胺位點實現的，實際上研究者還發現了一些其他潛在的糖基化結合位點，他們猜測這些位點可能是針對另外的一些致病菌，比如克雷伯氏菌、假單胞菌、鏈球菌什麼的。
那麼尿調節蛋白抓住了致病菌之後怎麼辦呢，畢竟這些蛋白看起來並不會殺菌。
研究者獲得了一些尿道炎患者的尿樣，進行了同樣的分析，結果發現尿液中存在一些細菌團塊，仔細觀察可以發現，細菌們都被大量尿調節蛋白包裹著，這種團塊應該就是尿調節蛋白“打撈”致病菌的收穫吧。
尿樣中檢測到的細菌團塊
研究者還在其他細菌感染患者的尿樣中檢測到了類似的現象，說明之前對未明位點的猜測也是正確的。
這些致病菌在尿道內被尿調節蛋白捕獲、成團，隨即隨著尿液排除了體外，真是非常簡單高效的一套組合拳。
另外值得一提的是，這項研究中使用冷凍電鏡技術直接分析了來自於人類的原始樣本，這是很少見的，也意味著冷凍電鏡技術在生物醫學成像上還有更大的應用空間。
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參考資料：
[1] https://science.sciencemag.org/content/369/6506/1005
[2] https://science.sciencemag.org/content/369/6506/917
本文作者 | 代絲雨
