ISME日报:环境影响细菌竞争机制研究取得新进展

来源：上海交通大学2022-04-05 11:16

近日，上海交通大学生命科学与技术学院、微生物代谢国家重点实验室陶冬团队揭示了环境因素决定细菌在型蛋白分泌系统(T6SS)介导的竞争中的生存机制。相关的研究结果是“非生物事实”

近日，上海交通大学生命科学与技术学院、微生物代谢国家重点实验室陶冬团队揭示了环境因素决定细菌在型蛋白分泌系统(T6SS)介导的竞争中的生存机制。相关研究成果发表在《自然》旗下微生物生态学顶级期刊《ISME杂志》上，题目为《霍乱弧菌中VI型秘书处系统效应子介导的非生物因子模块化种间竞争》。生命科学与技术学院2019级研究生唐为第一作者，研究员为通讯员。在自然环境和宿主环境不断变化的过程中，微生物需要感知和调整自身以适应外界环境的变化。基于2020年陶冬团队在《自然微生物学》上提出的细菌非特异性保护机制，阐述了环境因素可以影响T6SS效应蛋白的活性和受体细胞的非特异性保护机制，决定细胞在T6SS竞争中的生存。一般来说，最常用的培养基也可能让细菌经历生死考验。

图一。环境因素和非特异性防御系统共同介导了细菌在T6SS竞争中的生存。

微生物存在于地球上几乎所有的生态位，从地球上碳和氮元素的宏观循环到个体的疾病和健康。微生物在这些过程中起着至关重要的作用。在复杂的微生物群落中，为了生存和获得竞争优势，细菌进化出了许多强有力的竞争工具。细菌的T6SS就是这样一个工具，可以调解细菌、宿主和外界环境之间的相互作用。T6SS可以将多种毒素蛋白直接注入受体细胞，杀死包括原核和真核细胞在内的多种细胞类型。这些毒素蛋白的功能和作用决定了T6SS的功能和生物学意义。然而，在实验室条件下，一些毒素蛋白没有表型，这阻碍了对其功能的研究。

本研究发现，不同来源的LB固体培养基等环境因素显著影响T6SS效应蛋白对霍乱弧菌的杀伤效果。培养基中镁离子和钙离子的组成以及培养温度决定了不同效应蛋白对细菌的杀菌作用。通过遗传和转录组分析，本研究阐明了响应镁离子Mg2的PhoPQ双组分调节系统在大肠杆菌中起着重要的保护作用(图1)。霍乱弧菌存在于富含离子的水环境中，可通过污染的水或食物进入人体肠道。本研究发现，二价阳离子显著增强了霍乱弧菌毒素蛋白的杀菌活性，这意味着T6SS在自然和宿主环境中可能具有实验室条件下检测不到的杀菌作用和功能。

这项研究还揭示了细菌在培养过程中可以感受到微妙的变化。虽然这些变化可能大部分时间我们都察觉不到，但在一定条件下，细菌可能会面临生死考验。这些发现在宏观层面也具有重要意义。全球气候变化正在显著改变海水中的酸度和离子水平，环境变化可能通过本研究揭示的方法影响海洋中许多微生物如弧菌的竞争力和群落组成，进而从底层影响整个生态链。

版权声明

本网站所有标注“来源：100医学网”或“来源：bioon”的文字、图片及音视频资料，版权归100医学网网站所有。未经授权，任何媒体、网站、个人不得转载，否则将追究法律责任。获得书面授权转载时，必须注明“来源：100医学网”。其他来源的文章均为转载文章。本网站所有转载文章都是为了传递更多信息。转载内容不代表本站立场。不想被转载的媒体或个人可以联系我们，我们会立即删除。

87%的用户都在使用100医疗网APP随时阅读、评论、分享。请扫描二维码下载-