在自然界中，细菌之间可以通过传递小分子或蛋白质等方式进行通讯。在病原菌入侵宿主时，共生菌会通过细菌通讯抑制病原菌的感染，这一过程被称为定植抗力（Colonization resistance）。例如，共生大肠杆菌可以通过竞争铁离子和碳源抑制沙门氏菌的感染。然而，系统地研究细菌通讯过程中的基因表达调控一直是领域内的难题。

近日，北京大学化学与分子工程学院陈兴/戴鹏团队开发出一种新的化学方法实现了细菌通讯触发的新生蛋白质标记和组学分析。该方法被命名为CAPPEX（Communication-activated profiling of protein expression）。利用这一方法，作者系统研究了大肠杆菌与沙门氏菌相互通讯时沙门氏菌的基因表达，发现大肠杆菌会与沙门氏菌竞争环境中的色氨酸，并合成吲哚来抑制沙门氏菌毒力因子的表达。这一色氨酸-吲哚调控机制在体外和小鼠活体内对抵抗沙门氏菌的定植抗力有重要作用。

在CAPPEX方法中，作者将LuxI/LuxR群体感应系统和细胞选择性蛋白标记技术进行了结合。LuxI是信号分子AHL的合成酶。LuxR可以结合AHL分子并激活pLux操纵子下游的基因表达。作者在“诱导”细胞中表达LuxI，在“接收”细胞中表达LuxR并将甲硫氨酸氨酰tRNA合成酶突变体（NLL-MetRS）编码在pLux的下游。在“诱导”细胞和“接收”细胞发生通讯后会启动NLL-MetRS的表达。NLL-MetRS能够以甲硫氨酸的类似物Azidonorleucine（ANL）和甲硫氨酸tRNA为底物合成氨酰tRNA，使ANL代谢插入到新生成蛋白中，随后即可使用点击化学将这些新生成蛋白富集进行组学分析。

作者利用CAPPEX研究了大肠杆菌和沙门氏菌相互通讯时沙门氏菌的新生成蛋白质组。结果显示，在与大肠杆菌共培养时，沙门氏菌会大幅上调色氨酸合成通路。作者随后通过生化实验发现大肠杆菌大量消耗环境中的色氨酸，将其转化为吲哚并抑制沙门氏菌毒力因子的表达。作者将大肠杆菌中色氨酸酶（吲哚合成酶）敲除后发现其对沙门氏菌毒力因子表达以及体外和体内沙门氏菌侵染的抑制都有明显的下调。这些结果说明大肠杆菌能够利用色氨酸-吲哚通路显著抑制沙门氏菌的侵染。CAPPEX为研究细菌间通讯提供了有力的化学工具。