廈大團隊破解細菌死亡密碼

來源:福建日報 2025-02-22 12:42 http://m.d-black.cn/

逆向思維，以消毒劑苯酚作為“壓力應激源”

廈大團隊破解細菌死亡密碼

　　近日，廈門大學公共衛(wèi)生學院趙西林教授課題組在細菌死亡研究領域斬獲重大進展，其成果發(fā)表于國際頂尖學術期刊《美國國家科學院院刊》。這項研究為科學界深入理解細菌的生死奧秘打開了新大門。

　　近百年來，生命科學領域對“生”的認知已經獲得良好積累，但對“死”的了解卻因研究手段受限而仍十分匱乏。細胞死亡的進程，如同神秘的黑匣子，難以觀測其中究竟。趙西林教授課題組獨辟蹊徑，經過多年探索攻關，巧妙逆向思維，從研究細菌細胞如何抵抗死亡入手，來反向推導死亡發(fā)生的分子機理，從而突破死亡研究的一些技術瓶頸。

　　據趙西林教授介紹，團隊在先前研究中，以消毒劑苯酚作為“壓力應激源”，在大腸桿菌中篩選出一種耐受消毒劑苯酚殺傷力的突變體。這個抗死耐受突變體的關鍵，在于編碼碳水化合物磷酸轉移系統（PTS）的ptsI（磷酸轉移酶I）基因存在遺傳缺陷。這一缺陷通過干擾PTS—cAMP（環(huán)磷酸腺苷，一種第二信使信號分子）—Crp（cAMP受體蛋白）轉錄調控途徑，就像改變了細菌內部的“能量生產線”，讓碳通量從三羧酸循環(huán)重新向糖酵解和磷酸戊糖途徑轉移。而這種代謝重編程，會導致呼吸作用和能量供體ATP（三磷酸腺苷）合成的降低，減少了消毒劑或其他殺菌藥物誘發(fā)的活性氧（ROS）積累，細菌從而表現出對多種消毒劑和抗菌藥物的廣譜泛耐受性。

　　趙西林表示，這一發(fā)現首次揭示出多個關鍵點：細菌細胞存在普適共享死亡通路；PTS缺陷通過抑制cAMP-CRP轉錄調節(jié)通路，賦予細菌對多種類型消毒劑和抗生素的廣泛抗死耐受性；cAMP（環(huán)磷酸腺苷）可充當死亡信號分子；代謝編程則掌握著細菌的生死大權。

　　研究并未止步于此，課題組進一步深挖，以?ptsI（ptsI基因缺失）突變株作為起始菌株，以消毒劑苯酚作為應激源，進一步富集篩選獲得了一種新的超級泛耐受抗死突變體pheS F158C。該突變降低了苯丙氨酰-tRNA合成酶 (PheRS) 的功能，引發(fā)一系列連鎖反應：大量去氨酰化苯丙氨酰tRNA積累并占據核糖體A位點，從而激活relA（ppGpp合成酶）基因表達，進而促進ppGpp（四磷酸鳥苷）的合成，隨后ppGpp與DksA（RNA聚合酶結合蛋白）協同作用于RNA聚合酶，啟動特定基因的轉錄，進而增強RpoS（全局應激轉錄調控因子）的穩(wěn)定性和翻譯，促使下游抗氧化基因和壓力應激蛋白的表達上調，最終顯著抑制了多種消毒劑對細菌的致死效應，讓細菌在多種消毒劑壓力存在時獲得更強的生存能力。

　　這些結果證實，ppGpp（四磷酸鳥苷）能作為抗死響應信號分子，幫助細菌應對不同類型的消毒劑致死壓力。本研究不僅開辟了消毒劑泛耐受的新研究領域，還為闡明細菌死亡及其抵抗死亡的生物學本質開啟了破冰之旅。（福建日報記者李珂）

原標題：廈大團隊破解細菌死亡密碼

責任編輯：方迪