Nature子刊：武汉大学普颖颖团队等揭示细菌新型细胞器保护mRNA的机制

来源：生物世界 2025-08-21 09:04

这项研究表明，mRNA 在 aggresome 中的储存有助于细菌在应激压力下的存活和复苏。

在真核细胞中，通过液-液相分离（LLPS）形成的无膜结构（例如应激颗粒、P小体）可通过隔离 mRNA 来调控其储存、翻译或降解。

而细菌缺乏膜包裹的复杂细胞器，在细菌中，应激颗粒等无膜结构如何影响 mRNA 的动态变化以及它们的功能作用，目前尚不明确。

2025 年 8 月 19 日，武汉大学普颖颖教授团队联合英国约克大学Mark C. Leake团队及北京大学白凡教授（武汉大学裴林森、鲜雨珈、闫晓丹等为共同第一作者），在 Nature 子刊Nature Microbiology上发表了题为：Aggresomes protect mRNA under stress inEscherichia coli的最新研究论文。

该工作首次揭示了大肠杆菌持留菌的关键无膜细胞器 aggresome（细菌应激颗粒） 通过静电排斥机制选择性保护 mRNA 的完整性，从而增强细菌在逆境中的生存力与复苏效率。这一发现不仅深化了对细菌耐药机制的理解，也为靶向持留菌的新型抗菌策略提供了理论突破口。

持留菌（Persisters）是细菌群体中因休眠而耐受的小亚群，可逃逸宿主清除，导致感染复发与慢性迁延。持留菌的核心特征在于其独特的生存策略：它们通过进入深度休眠状态显著降低代谢活性，从而逃避抗生素的杀伤；当环境压力解除后，这类休眠细胞能动态复苏并恢复生长，成为感染复发的潜在源头；临床上，持留菌至少与 20% 的慢性感染密切相关，对疾病迁延与治疗失败构成持续性威胁。

该团队之前的研究发现，持留菌通过液-液相分离（LLPS）形成无膜细胞器 aggresome，其动态组装与解聚直接调控休眠深度与复苏时序。然而，aggresome 如何精确保障细菌在应激后的快速复苏，仍是未解之谜。

在这项最新研究中，研究团队采用了多种方法，包括活细胞成像、聚合物物理学建模和转录组学，证明了在大肠杆菌中长期的应激压力导致 ATP 耗尽，从而增加了细胞内aggresome的形成、聚集以及这些aggresome内特定 mRNA 的富集。较长的 mRNA 转录本在aggresome中积累得比在细胞质中多。质谱分析和诱变研究表明，由于其表面负电荷产生的静电排斥作用，mRNA 核糖核酸酶被排除在aggresome之外。

利用荧光报告基因进行的实验以及对aggresome形成的破坏表明，aggresome内 mRNA 的储存促进了翻译的快速重新激活，并且与大肠杆菌在去除应激压力后生长过程中迟缓期的缩短有关。

总的来说，这项研究表明，mRNA 在aggresome 中的储存有助于细菌在应激压力下的存活和复苏。

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