[所屬分類:行業(yè)動態(tài)] [發(fā)布時間:2022-12-15] [發(fā)布人:網(wǎng)站管理員2] [閱讀次數(shù):] [返回]

細(xì)菌趨化系統(tǒng)響應(yīng)不同氧氣濃度的調(diào)控機(jī)制獲揭示
作者：朱漢斌 劉娟 來源：中國科學(xué)報  
山東拓普生物工程有限公司  http://qp8008.cn
近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所研究員高貝樂團(tuán)隊研究揭示細(xì)菌趨化系統(tǒng)響應(yīng)不同氧氣濃度的調(diào)控機(jī)制。他們在空腸彎曲菌中發(fā)現(xiàn)了一個新型趨化蛋白CheO，該蛋白在微氧環(huán)境下能調(diào)節(jié)鞭毛馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)，對空腸彎曲菌在小鼠腸道中的定殖過程有重要作用。相關(guān)研究在線發(fā)表于《公共科學(xué)圖書館：病原體》（PLOS Pathogens）。
空腸彎曲菌是世界范圍內(nèi)引起食源性細(xì)菌性胃腸炎的最常見誘因，該病原菌在微氧環(huán)境下（氧氣含量5%-10%）才能生長以適應(yīng)腸道中的氧氣限制，同時它也可以在氧濃度較高的環(huán)境中存活，以抵抗宿主的氧化攻擊。與其它腸道病原菌相比，空腸彎曲菌具有嚴(yán)格的生長和營養(yǎng)需求，但缺乏許多因致病或與宿主相互作用而進(jìn)化的毒力因子。
空腸彎曲菌的趨化作用在宿主體內(nèi)的定殖過程中發(fā)揮了重要作用，然而目前尚不清楚空腸彎曲菌的趨化系統(tǒng)如何感知和響應(yīng)環(huán)境氧氣變化。此外，空腸彎曲菌中也沒有化學(xué)感受蛋白或其他感受蛋白被鑒定為氧濃度感受蛋白，其它趨化調(diào)控蛋白在氧濃度波動的環(huán)境下是否發(fā)揮不同的作用也尚未清楚。
高貝樂團(tuán)隊前期通過篩選空腸彎曲菌C. jejuni 81-176突變子文庫，發(fā)現(xiàn)了一個在彎曲菌門中特有的蛋白CJJ81176_1265。在C. jejuni 81-176中敲除CJJ81176_1265基因后，敲除株在小鼠體內(nèi)的定殖能力顯著弱于野生型，表明該基因的功能與空腸彎曲菌在小鼠腸道內(nèi)的定殖有關(guān)。后續(xù)的突變株表型檢測中發(fā)現(xiàn)該敲除株的趨化能力也顯著弱于野生型，隨后對敲除株進(jìn)行單細(xì)胞軌跡追蹤，發(fā)現(xiàn)該基因的缺失影響了菌體游動過程中的翻轉(zhuǎn)頻率。
熒光顯微鏡觀察表明，CheO的定位依賴于趨化蛋白陣列，但獨(dú)立于反應(yīng)調(diào)節(jié)蛋白CheY。蛋白相互作用實驗證實CheO與趨化系統(tǒng)磷酸激酶CheA、磷酸酶CheZ和鞭毛馬達(dá)蛋白FliM、FliY有相互作用。有趣的是，在微氧條件下，CheO定位在細(xì)胞極；而在正常氧濃度環(huán)境下，CheO蛋白在細(xì)菌體內(nèi)呈現(xiàn)通體分布。而且，CheO的定位依賴于4個能量趨化相關(guān)的化學(xué)感受蛋白（Aer1, Aer2, Tlp6, Tlp9），因此CJJ81176_1265蛋白被命名為CheO（Chemotaxis protein responding to Oxygen）。
缺少CheO的菌株在低氧環(huán)境下運(yùn)動能力減弱，研究人員對CheO突變株進(jìn)行抑制子篩選，發(fā)現(xiàn)鞭毛馬達(dá)蛋白FliM的點(diǎn)突變FliML99F能恢復(fù)其運(yùn)動能力，即FliM的單個殘基變異可以替代CheO蛋白缺失而導(dǎo)致的表型。這些結(jié)果表明CheO建立了一條從趨化蛋白陣列到鞭毛馬達(dá)的信號旁路，這種條件型激活機(jī)制體現(xiàn)了細(xì)菌對不同氧濃度的適應(yīng)性。此外，CheO同源蛋白只存在于彎曲菌門的部分物種中，其同源蛋白在空腸彎曲菌中的表型實驗證實了CheO的同源蛋白均具有趨化調(diào)節(jié)功能。
綜上，CheO是C. jejuni響應(yīng)環(huán)境氧濃度變化的趨化調(diào)控蛋白，促進(jìn)了微氧環(huán)境下的菌體的趨化能力。該研究揭示了空腸彎曲菌對人和動物腸道適應(yīng)的新策略，深入研究這個非核心趨化信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白的作用機(jī)制可揭示C. jejuni不同于其它細(xì)菌的趨化信號傳遞模式。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1010953