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DSF群體淬滅及調(diào)控機(jī)制研究獲新進(jìn)展
作者：朱漢斌 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 
山東拓普生物工程有限公司  http://qp8008.cn
近日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)群體微生物研究中心教授張煉輝團(tuán)隊(duì)在DSF（diffusible signal factor）群體淬滅及調(diào)控機(jī)制方面取得新進(jìn)展。他們報(bào)道了一個(gè)關(guān)鍵的調(diào)控因子RdmA及其調(diào)控的代謝基因簇dmgA-H在DSF群體淬滅過(guò)程中的重要作用。相關(guān)研究發(fā)表于mBio。博士后研究員王惠杉為該論文第一作者，張煉輝教授和廖立勝副教授為通訊作者。
群體感應(yīng)（Quorum sensing，QS）是一種微生物的胞間分子通訊機(jī)制，微生物通過(guò)合成、分泌、響應(yīng)具有擴(kuò)散性的小分子信號(hào)化合物協(xié)調(diào)種內(nèi)或種間微生物群體的各種生物學(xué)功能。病原微生物通過(guò)群體感應(yīng)調(diào)控群體的毒力因子產(chǎn)生從而強(qiáng)化致病能力，導(dǎo)致嚴(yán)重的人類(lèi)和動(dòng)植物病害，造成不可估量的社會(huì)不安和經(jīng)濟(jì)損失。
其中，最早報(bào)道的AHL（acylhomoserine lactone）信號(hào)和相對(duì)后期才發(fā)現(xiàn)的DSF代表了兩類(lèi)廣泛存在于革蘭氏陰性細(xì)菌的群體感應(yīng)家族信號(hào)，它們均參與調(diào)控多種病原菌的致病過(guò)程，包括產(chǎn)生各種致病因子及致病力等。群體淬滅（Quorum quenching，QQ）是指干擾或阻斷群體感應(yīng)通訊的分子機(jī)制。群體感應(yīng)淬滅已被越來(lái)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(duì)AHL群體感應(yīng)系統(tǒng)，DSF群體淬滅研究近年來(lái)才起步，其調(diào)控機(jī)制方面的研究鮮有報(bào)道。
張煉輝團(tuán)隊(duì)前期發(fā)現(xiàn)Pseudomonas nitroreducens HS-18的DSF淬滅基因表達(dá)受DSF的誘導(dǎo)調(diào)控，為闡明其調(diào)控機(jī)制，團(tuán)隊(duì)通過(guò)RNA-seq比較分析，篩選出了20個(gè)轉(zhuǎn)錄水平顯著受DSF信號(hào)分子影響的調(diào)控因子，并利用報(bào)告系統(tǒng)HS-18（digA::lacZ），篩選出了對(duì)DSF淬滅基因digA具有相對(duì)最顯著調(diào)控作用的調(diào)控因子RdmA。通過(guò)蛋白結(jié)構(gòu)域分析發(fā)現(xiàn)，RdmA屬于同時(shí)具有配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域和DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域的TetR家族轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，團(tuán)隊(duì)通過(guò)基因敲除、RT-qPCR、DSF生物測(cè)定等方法，在rdmA鄰位發(fā)現(xiàn)了關(guān)鍵的DSF淬滅代謝基因簇dmgA-H。
RT-qPCR分析表明，RdmA顯著負(fù)調(diào)控dmgA-H的轉(zhuǎn)錄水平；進(jìn)一步，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)RT-qPCR、凝膠阻滯實(shí)驗(yàn)（EMSA）證明，當(dāng)DSF信號(hào)不存在時(shí)，RdmA蛋白能夠直接結(jié)合dmgA啟動(dòng)子區(qū)域，抑制了dmgA-H的轉(zhuǎn)錄水平；當(dāng)DSF信號(hào)存在時(shí)，DSF結(jié)合游離的RdmA蛋白及PdmgA-RdmA復(fù)合物中的RdmA蛋白，從而解離/阻止RdmA蛋白與dmgA啟動(dòng)子區(qū)域的結(jié)合，從而激活dmgA-H的轉(zhuǎn)錄。
張煉輝團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，dmgA啟動(dòng)子區(qū)域中的2個(gè)反向重復(fù)序列&ldquo；AGCAAGCGCTTGG&rdquo和&ldquo；CCAAGCGCTTGCT&rdquo，對(duì)RdmA結(jié)合dmgA啟動(dòng)子區(qū)域至關(guān)重要。究團(tuán)隊(duì)還利用了多種DSF結(jié)構(gòu)類(lèi)似化合物對(duì)RdmA的配體特異性進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，DSF家族信號(hào)（DSF、BDSF、PDSF）對(duì)digA和dmgA的轉(zhuǎn)錄調(diào)控最顯著。DSF信號(hào)分子、調(diào)控因子RdmA和dmgA-H的互作關(guān)系清晰揭示了一個(gè)由調(diào)控因子RdmA介導(dǎo)的DSF淬滅調(diào)控新機(jī)制。
該研究為創(chuàng)制高效高能的DSF淬滅菌株奠定了重要理論與應(yīng)用基礎(chǔ)。
上述研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金、廣東省林業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目重點(diǎn)項(xiàng)目、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1128/mbio.03010-22
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