趙西林教授課題組在細菌死亡共享通路研究方麵取得重要進展
發布時間:2022年06月06日 來源:公共衛生學院

近日,公共衛生學院、分子疫苗學和分子診斷學國家重點實驗室趙西林課題組發現各種不同細菌死亡方式之間存在一條普適性共享通路並闡明了其分子機製,相關研究成果以“A broadly applicable, stress-mediated bacterial death pathway regulated by the phosphotransferase system (PTS) and the cAMP-Crp cascade”為題在線發表於《美國科學院院刊》(PNAS)。

生與死是所有生命體最為重要的兩種狀態,探明生死也是生命科學研究的聖杯(Holy grail)。雖然人們對生的規律和本質已有較多認知,但對死的了解卻因受研究手段的製約而依然極其匱乏。生命起始於一個共同事件,即一個分裂的細胞;那它是否也會對稱性地終結於同一個歸途呢?目前的知識普遍認為各種不同的致死壓力各有其特異性殺傷機製,難以想象會有一個普適性共享死亡通路的存在。要清晰地回答這個問題,必須先解決一個技術難關:細胞死亡過程極其短暫,並且一旦開啟便會很快進入一個難以探究的“靜默黑洞”狀態,致使現有研究手段都很難對死亡及其進程本身進行直接的有效探究。

趙西林教授課題組成功地建立了一種利用篩選鑒定抗死突變體(Anti-death mutant)的方法,以“抗死”為切入點來探究死亡發生的機製,巧妙地間接性反推出哪些生命活動參與了死亡過程,從而攻克了技術瓶頸,首次證明了各種不同誘因介導的死亡共享了一條普適性(Universal)調控通路。課題組首先選用烈性消毒殺菌劑苯酚來排除耐藥突變體篩選對抗死突變體富集的幹擾,成功獲得了抗死(耐受)突變體,然後驚奇地發現這個用單一殺菌劑苯酚富集而獲得的突變體竟然對後續檢測的所有消毒劑、抗生素及環境殺菌因素等均顯示出了超廣譜的死亡耐受表型,證明細菌死亡存在一條普適性共享通路。進一步研究揭示出PTS碳水化合物磷酸轉移轉運體係偶聯cAMP-Crp信號轉導係統,通過調控下遊碳通量、呼吸鏈代謝、ATP合成及活性氧積累而參與共享死亡通路的分子調控。該研究創建了一個新穎獨到的細菌死亡機製研究平台,為進一步深入理解細胞死亡的分子機理開拓了新思路,相關成果對微生物、動植物和人源的細胞死亡可能都具有普遍性指導價值,並為有效殺滅病原細菌、延長益生菌及工業生產菌株抗逆壽命提供了新靶標,還為目前廣為流行的整合人-動植物-環境為一體的同一健康(One Health)理念提供了分子水平的實驗證據支持。

公共衛生學院博士生曾潔、朱偉偉,碩士生趙凝秋、劉倩鈺,蘇州大學洪宇植教授為本文共同第一作者,公共衛生學院趙西林教授、王岱副教授,ob体育欧洲杯官网 附屬中山醫院牛建軍教授為論文共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金的支持。

論文鏈接:https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2118566119

【責任編輯:張夏】
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