华盛顿大学圣路易斯分校的最新研究表明，许多这些所谓的多余酶实际上是确保不同环境中最大增长的专家。

此外，发现这些专业酶在低pH条件下增加大肠杆菌对抗生素的抗性，例如在胃肠道中发现的那些或尿路引起的关注，即目前的抗生素药敏试验是不充分的。来自艺术与科学生物学教授佩特拉莱文实验室的研究成果发表于4月9日的eLife期刊。

“在标准实验室条件下细菌生长和适应性似乎多余的一些酶专门用于特定的环境条件，”伊丽莎白穆勒博士说。候选人和新研究的第一作者。“通过在营养丰富，中性pH，充气生长培养基中生长，主要研究细菌细胞，我们可能会错过许多有趣和临床相关的生物学。”

Mueller发现，参与制造大肠杆菌细胞壁的一部分酶是pH专家，可确保在宽pH范围内稳定生长和细胞壁完整性。这项工作是在英国纽卡斯尔大学和荷兰乌得勒支大学的合作者完成的。

为什么这么多?

这就像打开某人的壁橱，找到一堆鞋子，并问“为什么这么多?”如果一个人只用一对就可以相处得很好 - 哪一个并不重要 - 为什么要保留所有其他人呢?然而，经过仔细检查，你会看到一堆鞋子由跑步运动鞋和登山鞋，羊毛拖鞋和雨鞋，人字拖和高跟鞋组成。它们都是鞋子，但不同的款式适合不同的场合。你可以在3英里的跑道上穿一双雨靴，但你在运动鞋上的水泡会减少。在不同的pH条件下，大肠杆菌细胞壁酶似乎也是如此。

在这项研究中，作者产生了缺失非必需细胞壁酶的大肠杆菌菌株。然后将这些菌株培养在含有代表大肠杆菌在下胃肠道和泌尿道中的pH的培养基中。作者发现，在这些条件下，这些酶中的一些不是可互换的，而是帮助大肠杆菌更好地生长。

该研究主要关注两种pH专业酶：PBP1a和PBP1b。PBP1a是碱性条件下最大生长所必需的，而PBP1b在酸性条件下是必需的。如果细胞缺失其中一种酶并在该酶的“专家”pH条件下生长，则该细胞的活力会降低。

有趣的是，细胞壁合成的冗余似乎对大肠杆菌对某些细胞壁活性抗生素的敏感性产生影响。与标准培养条件下的生长相比，PBP1b在酸性条件下的活性使细胞对特定β-内酰胺抗生素的抗性增加多达64倍。

“大多数临床实验室通过在中性pH值的营养丰富培养基中培养细菌培养物来测试抗菌药物敏感性，”Mueller说。“这些情况很难反映人体大多数部位病原体所经历的情况。”

“我们的研究支持这样的观点，即感染部位的环境条件可能会影响抗生素治疗的疗效，”她补充说。

关于PBP1b如何保护细胞的机制的未来工作可揭示可在pH条件下抑制的新抗微生物靶标。此外，莱文实验室的研究人员预测，未来的研究将确定其他细菌中的类似酶专家。这些专家可以解释其他类酶的高水平冗余，特别是那些位于细胞外的环境中的酶。