显微镜下的盗窃：肺部细菌如何打造武器窃取铁元素并存活

尽管潘多拉菌属(Pandoraea)带来高健康风险，但其分子特性此前几乎不为人知。"我们仅知道这些细菌天然存在，并且可能具有致病性，因为它们曾在囊性纤维化或败血症患者的肺部微生物组中被发现，"Herzog解释道。

铁元素争夺战

如同大多数生物体，铁元素对细菌同样至关重要。"例如，铁在生物体的酶和呼吸链中起着核心作用，"Herzog阐述道。尤其在人体等贫铁环境中，充分吸收该元素的条件远非理想。因此许多微生物会产生所谓的铁载体：这些小型分子能从环境中结合铁并将其转运至细胞内。

"然而，在潘多拉菌属细菌中尚未发现任何已知的毒力因子或生态位因子能助其生存，"Herzog表示。因此研究团队试图探究潘多拉菌属菌株如何在如此竞争激烈的环境中存活。

通过生物信息学分析，团队鉴定出一个名为pan的全新基因簇。它编码一种非核糖体肽合成酶——这是生产铁载体的典型酶。"我们从基因簇分析入手，专门筛选可能负责铁载体合成的基因，"Herzog报告道。

借助基因定向灭活技术、基于培养的方法以及尖端分析技术（包括质谱分析、核磁共振光谱、化学降解和衍生化），耶拿的研究人员成功分离出两种新型天然产物并阐明其化学结构：潘多拉菌素A(Pandorabactin A)和潘多拉菌素B(Pandorabactin B)。二者均能螯合铁元素，可能在潘多拉菌属菌株应对恶劣环境时发挥关键作用。"当环境中铁稀缺时，这些分子可协助细菌摄取铁元素，"Herzog解释道。

铁含量越低，竞争者越少

生物测定还表明，潘多拉菌素通过夺取假单胞菌属(Pseudomonas)、分枝杆菌属(Mycobacterium)和寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)等竞争者的铁元素抑制其生长。

对囊性纤维化患者肺部痰液样本的分析进一步揭示，pan基因簇的检出率与肺部微生物组的变化相关。因此潘多拉菌素可能直接影响病变肺部的微生物群落。

"但目前从这些发现中推导医学应用仍为时过早，"Herzog强调道。尽管如此，该发现为理解潘多拉菌属细菌的生存策略及人体内生命资源的复杂竞争提供了重要线索。

本研究由莱布尼茨天然产物研究与感染生物学研究所(Leibniz-HKI)与耶拿大学、海德堡大学及香港大学密切合作完成，隶属于"微生物组平衡"(Balance of the Microverse)卓越集群及ChemBioSys合作研究中心项目，并获德国研究基金会资助。分析所用的成像质谱仪由图林根自由州资助并由欧盟共同出资。