近日，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院教授劉馬峰課題組在微生物學(xué)知名期刊Applied and Environmental Microbiology在線發(fā)表研究論文。該研究首次發(fā)現(xiàn)了革蘭氏陰性菌RND (Resistance-nodulation-cell division)家族外排泵具有外排錳離子的功能。

RND家族外排泵在革蘭氏陰性菌多重耐藥性中發(fā)揮著重要作用，是遏制耐藥主要的研究對象。此外，RND外排泵還是公認(rèn)的最有效的宿主防御系統(tǒng)之一，可以將有害物質(zhì)主動排出細(xì)胞外。然而，RND外排天然底物的種類未被完全鑒定。

劉馬峰團(tuán)隊以鴨疫里默氏桿菌為代表，構(gòu)建了5類（MFS，RND，PACE，SMR，MATE）12個編碼外排泵基因的缺失株，并檢測它們對錳離子的敏感性。結(jié)果表明，有2個編碼RND外排泵的基因(B739_RS08835，B739_RS04280) 缺失后對錳離子更加敏感，且胞內(nèi)錳離子積累增加。錳離子在胞內(nèi)的積累會導(dǎo)致該菌分裂受阻及鐵穩(wěn)態(tài)的失調(diào)。其中，B739_RS04280受DtxR家族蛋白的激活，而B739_RS08835不受DtxR家族蛋白的調(diào)控。更為新奇的發(fā)現(xiàn)是，該菌編碼的DtxR家族蛋白參與了錳、鋅、銅、鐵、鈷和鎳六種金屬穩(wěn)態(tài)的調(diào)控，是目前報道的調(diào)控金屬離子最多的一種調(diào)節(jié)蛋白。鑒于該菌DtxR家族蛋白與已鑒定其它菌DtxR蛋白具有較低的同源性，作者將其命名為MetR (metals efflux transporter regulator)。

該研究拓展了革蘭氏陰性菌RND外排泵外排天然底物的認(rèn)知范圍，以及DtxR家族調(diào)控金屬穩(wěn)態(tài)的機(jī)制多樣性，對進(jìn)一步了解細(xì)菌金屬穩(wěn)態(tài)機(jī)制具有重要意義，對將來利用新型金屬材料防控細(xì)菌感染具有借鑒作用。

過量錳離子積累導(dǎo)致鴨疫里默氏桿菌分裂受阻?????????四川農(nóng)業(yè)大學(xué)供圖

劉馬峰及其研究團(tuán)隊主要集中在鴨疫里默氏桿菌金屬代謝的穩(wěn)態(tài)研究，前期已經(jīng)對該菌的鐵離子代謝（轉(zhuǎn)運、外排、螯合和調(diào)節(jié)）進(jìn)行了系統(tǒng)研究。本研究進(jìn)一步證明了細(xì)菌不同金屬代謝之間存在交互作用，為進(jìn)一步闡明鴨疫里默氏桿菌金屬穩(wěn)態(tài)的機(jī)制開拓了新的研究方向。

該論文的第一作者是四川農(nóng)業(yè)大學(xué)2020級碩士研究生郭方，通訊作者是教授程安春和劉馬峰。該研究得到了國家自然科學(xué)基金和四川省科技廳項目的資助。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1128/aem.01835-22

來源：《應(yīng)用與環(huán)境微生物學(xué)》、中國科學(xué)報