近日，我校群體微生物研究中心廖立勝和張煉輝教授團(tuán)隊(duì)在細(xì)菌群體感應(yīng)研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，并在國(guó)際微生物領(lǐng)域知名期刊mBio在線發(fā)表題為“The cyclic di-GMP receptor YcgR links the second messenger with putrescine quorum sensing system in modulation of Dickeya oryzae motility”的研究論文。該研究報(bào)道了水稻迪基氏菌中的c-di-GMP信號(hào)系統(tǒng)通過其受體蛋白YcgR調(diào)控腐胺信號(hào)合成，進(jìn)而與腐胺群體感應(yīng)系統(tǒng)互作共同調(diào)控水稻迪基氏菌運(yùn)動(dòng)性的分子機(jī)制。

水稻迪基氏菌（Dickeya oryzae）是一種重要植物病原細(xì)菌，其引起的水稻細(xì)菌性基腐病在世界范圍普遍發(fā)生，導(dǎo)致重大糧食和經(jīng)濟(jì)損失。近年來研究表明運(yùn)動(dòng)性是水稻迪基氏菌的一個(gè)關(guān)鍵致病因子，與野生型菌株相比，運(yùn)動(dòng)性顯著減弱的突變體對(duì)寄主植物的致病力、尤其是系統(tǒng)侵染能力顯著降低。團(tuán)隊(duì)前期的研究結(jié)果表明病原菌第二信使環(huán)二鳥苷酸(c-di-GMP)和腐胺(PUT)群體感應(yīng)系統(tǒng)分別以負(fù)調(diào)控和正調(diào)控方式影響D. oryzaeEC1的運(yùn)動(dòng)性，但不清楚兩者是否通過分子互作從而左右病原菌的運(yùn)動(dòng)性。

該研究通過基因敲除結(jié)合LC-MS測(cè)定信號(hào)含量，發(fā)現(xiàn)D. oryzaeEC1 c-di-GMP信號(hào)受體蛋白YcgR的缺失突變體及c-di-GMP降解酶完全缺失突變體7?PDE中的PUT產(chǎn)量顯著降低，隨后通過IP-MS、細(xì)菌雙雜交、GST-pull down及蛋白質(zhì)體外酶活等一系列分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)解析了c-di-GMP信號(hào)系統(tǒng)通過其受體蛋白YcgR調(diào)控PUT信號(hào)合成的分子機(jī)制。實(shí)驗(yàn)證明YcgR以蛋白互作的方式促進(jìn)腐胺合成限速酶SpeA的活性，從而顯著提高腐胺信號(hào)產(chǎn)量，而第二信使c-di-GMP在細(xì)胞體內(nèi)的合成積累則抑制這一促進(jìn)作用。因此，SpeA、YcgR和c-di-GMP通過控制腐胺生物合成的速率，構(gòu)成了一個(gè)調(diào)節(jié)水稻迪基氏菌運(yùn)動(dòng)性的調(diào)控環(huán)，以因應(yīng)環(huán)境變化的方式控制病原菌侵染與定植的轉(zhuǎn)換過程。該研究首次系統(tǒng)解析了病原細(xì)菌中c-di-GMP信號(hào)系統(tǒng)和腐胺群體感應(yīng)系統(tǒng)互作調(diào)控運(yùn)動(dòng)性的分子機(jī)理，且其研究方法及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)將可為后續(xù)研究其他細(xì)菌中胞內(nèi)第二信使系統(tǒng)和多胺介導(dǎo)的群體感應(yīng)系統(tǒng)間的聯(lián)系提供有益的參考。

群體微生物研究中心博士研究生顧惟涵和廣州中醫(yī)藥大學(xué)陳昱帆研究員為論文共同第一作者；廖立勝副研究員、張煉輝教授為共同通訊作者。研究獲國(guó)家自然科學(xué)基金（U22A20480、 32102155）和廣州市科技計(jì)劃科技菁英“領(lǐng)航”項(xiàng)目（2025A04J7118）的資助。

相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1128/mbio.01016-25

文圖/群體微生物研究中心