近期,國際權威期刊《Environmental Microbiology》和《Scientific Reports》先後發表了EON体育4平台、微生物代謝國家重點實驗室何亞文課題組兩篇研究論文:Identification and Characterization of Naturally Occurring DSF-Family Quorum Sensing Signal Turnover System in the PhytopathogenXanthomonas;The Multiple DSF-family QS Signals are Synthesized from Carbohydrate and Branched-chain Amino Acids via the FAS Elongation Cycle。
從上世紀八十年代開始,科學家們開始意識到細菌雖然結構簡單,但它們也有自己的語言和聯絡機製👰🏽♀️,許多細菌通過產生和分泌信號小分子作為語言進行交流𓀌。群體感應(quorum sensing)是細菌之間相互交流的一種重要方式🤷🏼,這一機製使細菌能感應自身群體的密度🧚♂️,從而調控相關基因的表達👮🏻。何亞文課題組一直致力於農作物病原黃單胞菌聯絡機製的研究🍢,發現該病原菌能夠分泌一種長鏈不飽和脂肪酸(diffusible signal factor👩🏽🎓,簡稱DSF)作為語言進行交流,該課題組還闡明了DSF的化學結構📮、生物學功能和基因表達調控網絡,研究成果受到國內外同行的高度關註(FEMS Microbiology Reviews,32: 842-857)。
進一步的研究中課題組建立了更靈敏的DSF檢測方法,鑒定了四種DSF家族群體感應信號(DSF,BDSF, CDSF和IDSF)的結構🧍🏻♀️,發現DSF合成酶RpfF同時具有脫水酶和硫酯酶的雙重功能,闡明了DSF、BDSF和IDSF的生物合成前體👩🏻🦼,建立了DSF家族信號分子的生物合成途徑。
在此基礎上🤛🏿🤼♂️,何亞文課題組進一步發現黃單胞菌能夠根據感應群體密度及時🦶🏿、有效地控製DSF語言的產生和沉默,誘導細菌進入和退出群體感應狀態,適應環境或釋放致病因子。在這一過程中,一個編碼酯酰輔酶A連接酶的基因rpfB起關鍵作用👩🏻🔧:在細菌生長後期,高濃度DSF信號誘導rpfB基因顯著表達;RpfB能有效降解DSF信號🙉👩🏿🍼,導致細菌及時退出群體感應狀態;rpfB的表達受到全局性轉錄因子Clp和二級信使cyclic-di-GMP的調控,敲除rpfB導致病原菌的致病性提高。這兩項研究成果為進一步闡明黃單胞菌的致病機理和開發新型生物防治方法奠定了理論基礎。
該研究得到國家自然科學基金(No. 31272005🤦🏽♀️,No. 31471743, No. 31301634)和農業部公益性行業專項(No. 201303015)資助。第一完成人分別是周蓮副研究員和博士研究生王杏雨🧑🏻🎤。