群體微生物研究中心在DSF群體淬滅及調控機製方麵取得新進展

審核發布:宣傳部 曾子焉 來源單位及審核人:群體微生物研究中心 陳奕 發布時間:2022-12-27瀏覽次數:10

  近日,我校群體微生物研究中心張煉輝教授團隊在微生物權威期刊mBio(影響因子7.786,中科院1區Top期刊)上發表了題為“RdmA Is a Key Regulator in Autoinduction of DSF Quorum Quenching in Pseudomonas nitroreducens HS-18”的研究論文(鏈接:https://journals.asm.org/doi/10.1128/mbio.03010-22),報道了一個關鍵的調控因子RdmA及其調控的代謝基因簇dmgA-H在DSF群體淬滅過程中的重要作用。

  群體感應(Quorum sensing,QS)是一種微生物的胞間分子通訊機製,微生物通過合成、分泌、響應具有擴散性的小分子信號化合物協調種內或種間微生物群體的各種生物學功能。尤其,病原微生物通過群體感應調控群體的毒力因子產生從而強化致病能力,導致嚴重的人類和動植物病害,造成不可估量的社會不安和經濟損失。其中,最早報道的AHL(acylhomoserine lactone)信號和相對後期才發現的DSF(diffusible signal factor)代表了兩類廣泛存在於革蘭氏陰性細菌的群體感應家族信號,它們均參與調控多種病原菌的致病過程,包括產生各種致病因子(如運動性、生物膜形成、細胞聚集性、胞外多糖和胞外酶)及致病力等。群體淬滅(Quorum quenching,QQ)是指幹擾或阻斷群體感應通訊的分子機製。群體感應淬滅已被越來越多研究證明是一種有效的病害防控新策略、新途徑。早期群體淬滅研究主要針對AHL群體感應係統,DSF群體淬滅研究近年來才起步,其調控機製方麵的研究鮮有報道。

  研究團隊前期發現Pseudomonas nitroreducens HS-18的DSF淬滅基因表達受DSF的誘導調控(Wang et al., 2020,AEM 86:e02930-19),為闡明其調控機製,研究團隊通過RNA-seq比較分析,篩選出了20個轉錄水平顯著受DSF信號分子影響的調控因子,並利用報告係統HS-18(digA::lacZ),篩選出了對DSF淬滅基因digA具有相對最顯著調控作用的調控因子RdmA。通過蛋白結構域分析發現,RdmA屬於同時具有配體結合結構域和DNA結合結構域的TetR家族轉錄調控因子,研究團隊通過基因敲除、RT-qPCR、DSF生物測定等方法,在rdmA鄰位發現了關鍵的DSF淬滅代謝基因簇dmgA-H。RT-qPCR分析表明,RdmA顯著負調控dmgA-H的轉錄水平;進一步,研究團隊通過RT-qPCR、凝膠阻滯實驗(EMSA)證明,當DSF信號不存在時,RdmA蛋白能夠直接結合dmgA啟動子區域,抑製了dmgA-H的轉錄水平;當DSF信號存在時,DSF結合遊離的RdmA蛋白及PdmgA-RdmA複合物中的RdmA蛋白,從而解離/阻止RdmA蛋白與dmgA啟動子區域的結合,從而激活dmgA-H的轉錄。

圖2 基於群體感應信號DSF正反饋機製的dmg基因簇調節模型

 

  研究團隊發現,dmgA啟動子區域中的2個反向重複序列“AGCAAGCGCTTGG”和“CCAAGCGCTTGCT”,對RdmA結合dmgA啟動子區域至關重要。另外,研究團隊還利用了多種DSF結構類似化合物對RdmA的配體特異性進行了分析,結果表明DSF家族信號(DSF、BDSF、PDSF)對digA和dmgA的轉錄調控最顯著。DSF信號分子、調控因子RdmA和dmgA-H的互作關係清晰揭示了一個由調控因子RdmA介導的DSF淬滅調控新機製。該研究為創製高效高能的DSF淬滅菌株奠定了重要理論與應用基礎。 

  群體微生物研究中心博士後研究員王惠杉為第一作者,張煉輝教授和廖立勝副教授為該論文的通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金、廣東省林業科技創新項目重點項目、廣東省重點領域研發計劃等項目的資助。

文圖/群體微生物研究中心

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