上海藥物所銅綠假單胞菌群體感應研究獲進展

　　細菌合成、釋放與群體密度相關的信號分子，并通過感知其濃度變化從而調節細菌的基因表達和群體行為，這一調控系統稱為群體感應（Quorum sensing）。群體感應是細菌的“語言”，它調節細菌群體內所有成員的行為并使之社會化，從而實現單一細菌個體無法完成的生理功能。在銅綠假單胞菌中，Rhl群體感應系統是由轉錄調節因子RhlR、信號分子C4-HSL及其合成酶RhlI蛋白組成，它對細菌毒力因子的表達、細菌的致病力具有重要的調節作用，是抗細菌感染藥物開發的潛在靶點。

　　 最近，中國科學院上海藥物研究所藍樂夫課題組及其合作者發現一個調節Rhl群體感應系統的級聯調節途徑，Crc-Hfq/Lon/RhlI。在這項研究中，研究人員利用反向遺傳學的方法在基因組的水平上系統地鑒定了控制鼠李糖脂（Rhamnolipid，銅綠假單胞菌一個重要的毒力因子）產生的基因，發現Crc（catabolite repression control）基因的突變導致銅綠假單胞菌喪失了產生鼠李糖脂的能力。進一步的研究表明，Crc基因是通過正調節Rhl群體感應系統來促進鼠李糖脂的生成以及細菌的致病力。隨后，研究人員在全基因組范圍內篩查了Crc基因突變的抑制子突變(Suppressor mutation)，發現Lon 蛋白酶基因的突變逆轉了Crc基因突變所造成的對Rhl群體感應系統的負面影響。

　　Crc基因的突變沒有影響Lon蛋白酶基因的轉錄，然而卻引起了Lon mRNA的翻譯活性升高。相應地，研究人員發現Crc蛋白在RNA分子伴侶Hfq蛋白的存在下可與Lon mRNA形成蛋白質/RNA復合體，表明Crc在翻譯水平上抑制了Lon蛋白酶基因的表達。此外，研究人員發現Hfq蛋白可直接結合在Lon mRNA的翻譯起始位點附近，而且，hfq基因的突變和Crc基因的突變相類似，均造成lon基因在翻譯水平上的表達升高、RhlI蛋白的穩定性降低、信號分子C4-HSL的水平下降，表明Hfq也在翻譯水平上抑制Lon蛋白酶基因的表達從而激活Rhl群體感應系統。隨后，利用生化實驗，研究人員證明了RhlI蛋白是Lon蛋白酶的底物。

　　這些研究結果進一步闡明了銅綠單胞菌調節其Rhl群體感應系統的分子基礎，同時也為干預Rhl群體感應提供了新的作用位點。這也是研究組在針對Rhl群體感應系統的研究中繼發現BfmS/BfmR/RhlR信號轉導通路 （PLoS Pathog. 2014, 10(8):e1004340）之后的一個研究新進展。目前，相關研究及Rhl群體感應抑制劑的研究工作還在繼續。

　　相關研究結果于1月30日在線發表在Molecular Microbiology 上。研究論文的第一作者是上海藥物所的碩士研究生楊娜娜。這項研究工作得到了國家自然科學基金委、上海市科委、中科院“百人計劃”等基金的資助。