细胞能缓慢地移动。在胚胎期，细胞慢慢地移向躯体的特定部位。在癌症病人，肿瘤细胞扩散是通过利用一种叫肌动蛋白的结构蛋白来促使细胞内纸状生成物排到细胞膜外得以实现的。但是这种扩散究竟如何发生，按照马萨诸塞州坎布里奇的怀特黑德生物医学研究所一位细胞生物学家朱莉 · 塞里奥特（Julie Theriot）的说法“这是细胞生物学尚未解决的重大问题之一。”

要解决这个难题的关键似乎隐含在细菌中。这些更为简单的细菌细胞也使用肌动蛋白来运动，只是以一种显著不同的方式罢了。某些引起痢疾和脑膜炎的微生物从它们已经感染的细胞中吸取肌动蛋白分子，并立即将其贮存到机体的后部，形成一个僵硬的尾，以便推进。通过每一个刚刚组建部分的推动，细菌可以聚集充足的力量穿过细胞壁，从而感染相邻细胞。

现在，塞里奥特和他的一位同事已经确定了一个与构建这些肌动蛋白“尾状物”相关的细菌蛋白质。这本身是一个突破。而且，在做这些工作的同时，为了研究更高等细胞的运动奥秘，他们还形成了一个模型。另外，这种蛋白质具有双重的生物学优点。它对于发展一种能用于治疗痢疾的疫苗策划来说，可以解决其关键性问题。

在上周的美国科学院院报中，奥里塞特和在纽约的艾伯特 · 爱因斯坦医学院传染病专家马西娅 · 戈德贝格（Marcia Goldberg）报告，从那些感染的弗氏志贺氏菌中取一个基因，并将它置入一个无尾的大肠杆菌中，然后，当这种微生物很快长成一个肌动蛋白的尾并开始游荡时进行观察。这项工作表明由这种基因产生的蛋白质icsA也许是对于以肌动蛋白为基础的运动所需要的唯一的志贺氏（Shigella）蛋白质。

其他研究者说，这种变异产生的尾有许多潜力。旧金山加利福尼亚大学的细胞生物学家蒂莫西 · 米奇森（Timothy Mitchison）说：“icsA蛋白质已知对运动是必需的，但是这是显示它是充分的第一次试验。这是相当重要的。”这种重要性从以下事实看得出，即现在研究者能使用简单生物体中的icsA蛋白质去研究复杂细胞中的纸张组织。在这些纸状结构中，类似于icsA的蛋白质也许处于工作状态，但是高等生物的细胞膜使得这种活性很难看见。米奇森解释：“志贺氏菌的后部末端酷似某些我们还不理解的质膜（在运动细胞中）的活性状态。”用一种简单的模型的话，理解也许更接近一些。

6年前，丢失icsA基因的弗氏志贺氏菌不能运动的这项发现，是由在巴黎的巴斯德研究所的细菌学家菲利普 · 桑索内蒂（Philippe Sansonetti）和同事与在东京都大学的千寻笹川（Chihiro SasaKawa）领导的日本小组共同取得的。这个发现对于icsA蛋白质涉及以肌动蛋白为基础的运动来说是第一个有力的证据。但是这种发现给科学家留下了两个问题。其一，对于肌动蛋白产生这种尾状物来说，icsA蛋白质到底干了什么？其二，是icsA本身能产生这种尾状物，还是它需要从其它蛋白质得到帮助呢？

在1992年，桑索内蒂所在的小组开始着手回答第一个问题。通过使用电子显微镜给细菌中处于静态的肌动蛋白和icsA蛋白质染色的形式拍照，发现icsA蛋白质和肌动蛋白单体——蛋白质亚单位自由漂浮在细胞质中，并在细菌的一端落下累积起来，形成一个细菌得以推进的更长的分子。这种实_运动形式也许部分地依赖于细菌自然的布朗运动：每个细菌前后摆动为新的单体在细菌后端留出空间，这些单体从细胞质落下后迅速入位。这种细菌来回轻轻晃动的能力被阻止——许多如此摆动的结果是前后地运动。

与此同时，塞里奥特与宾夕法尼亚大学的微生物学家丹尼尔 · 波特罗（Daniel Portnoy）已经发现了另一种使用肌动蛋白尾状物来运动的细菌，即单核细胞增生利斯特氏菌（Listeria monocytogenes）的许多同样的信息。法国和德国科学家在单核细胞增生利斯特氏菌中发现了一种类似于icsA的叫做ActA的蛋白质。像弗氏志贺氏菌失去icsA基因一样，缺乏形成ActA的基因的细菌不能形成肌动蛋白的尾。

但是，是否当icsA和ActA存在时，它们自己就能制造出尾仍然没有确定。这时，与桑索内蒂一起工作的戈德贝格在1992年的一次会议中碰见了塞里奥特。两人一致认为，要确定icsA到底起多大作用的最好方法是：迫使通常使用鞭毛运动以及不存在icsA基因的大肠杆菌去制造这种蛋白质，看是否有一个尾状物形成。

戈德贝格（Goldberg）将这种icsA基因转移进一种大肠杆菌菌株，这种菌株通常缺乏一种降解外源蛋白质如icsA的酶。她发现这种蛋白质很快在这种微生物的表面得以表达，并浓缩在机体的一端近旁。去年秋天，她送这种杂交菌株给塞里奥特，塞里奥特的实验室拥有一台装备有紫外光源和影像以及照相机的高倍显微镜。把这种大肠杆菌放进一种细胞质液汁几分钟之后，塞里奥特就发现这种细菌形成肌动蛋白的尾并开始迅速游动。

这些加强了“马力”的细菌与培养细胞中的弗氏志贺氏菌运动得一样快，取得了几乎每小时一毫米的竞争比率。

如此分子水平对弗氏志贺氏菌和单核细胞增生利斯特氏菌形成肌动蛋白的尾的方式进行洞察可以使研究者对高等生物机体中细胞运动的眼光更加敏锐。（事实上），生物学家已经知道得很多，肿瘤细胞、血细胞和正在发育的生物胚胎中的大多数细胞聚合肌动蛋白来形成纸状的伸展部分，或者说“带足的薄片”，从而使得这些细胞慢慢的到处渗透。由于这种发生过程被真核细胞的复杂性所遮掩，所以，确切的生化过程仍然是不清楚的。

虽然这种奥秘正在得到研究，但是已经知道的有关icsA蛋白质在细菌中所扮演的角色可以为志贺氏菌疫苗开辟道路。而且这种疫苗对公众健康具有重要的意义，因为传统的对弗氏志贺氏菌及其同属的痢疾志贺氏菌（S. dysenteriae）的抗生素治疗是不稳定的—在发展中国家，这两种细菌引起腹泻流行，从而导致每年数十万婴幼儿的死亡。

去年，桑索内蒂送去不运动的、缺乏icsA基因的无尾的弗氏志贺氏菌，给位于华盛顿哥伦比亚特区的陆军研究学院肠道传染系主任托马斯 · 黑尔（Thomas L. Hale）。黑尔删去另一个基因——一种调节细菌吸收营养离子能力的基因，因此缩短了细菌的寿命——近来完成的研究表明这种杂交菌株的感染力被严重削弱：在恒河猴、猕猴等猴子中它不引起痢疾。

为了找到对唤起一个免疫反应所需要的这种细菌的最小安全剂量，黑尔在7月11日开始将对30个志愿者所使用的全部细菌进行监测。他说，在正确得出这种安全剂量后，将在一大组志愿者中进行更进一步的安全性研究，然后在下一年的某个时候进行“挑战性研究”即检测已接种疫苗的志愿者对未减弱感染力的微生物的免疫力。黑尔说：“在亚洲南部，有抵御几乎所有抗生素的志贺氏菌菌株，而这些抗生素通常用于对付肠道生物。”黑尔认为以icsA突变体为基础的疫苗对控制疾病“是可能的最好替换方法之一。”

塞里奥特注意到弗氏志贺氏已经是“人类有史以来很优秀的细胞生物学家”，如果黑尔的方法取得成效，他们也许还会变为更优秀的免疫学家。

[Science，1995年第269期]