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赵西林教授课题组在细菌死亡共享通路研究方面取得重要进展

时间:2022-06-09 13:11
近日,厦门大学公共卫生学院、分子疫苗学和分子诊断学国家重点实验室赵西林课题组发现各种不同细菌死亡方式之间存在一条普适性共享通路并阐明了其分子机制,相关研究成果以“A broadly applicable, stress-mediated bacterial death pathway regulated by the phosphotransferase system (PTS) and the cAMP-Crp cascade”为题在线发表于《美国科学院院刊》(PNAS)。
生与死是所有生命体最为重要的两种状态,探明生死也是生命科学研究的圣杯(Holy grail)。虽然人们对生的规律和本质已有较多认知,但对死的了解却因受研究手段的制约而依然极其匮乏。生命起始于一个共同事件,即一个分裂的细胞;那它是否也会对称性地终结于同一个归途呢?目前的知识普遍认为各种不同的致死压力各有其特异性杀伤机制,难以想象会有一个普适性共享死亡通路的存在。要清晰地回答这个问题,必须先解决一个技术难关:细胞死亡过程极其短暂,并且一旦开启便会很快进入一个难以探究的“静默黑洞”状态,致使现有研究手段都很难对死亡及其进程本身进行直接的有效探究。
赵西林教授课题组成功地建立了一种利用筛选鉴定抗死突变体(Anti-death mutant)的方法,以“抗死”为切入点来探究死亡发生的机制,巧妙地间接性反推出哪些生命活动参与了死亡过程,从而攻克了技术瓶颈,首次证明了各种不同诱因介导的死亡共享了一条普适性(Universal)调控通路。课题组首先选用烈性消毒杀菌剂苯酚来排除耐药突变体筛选对抗死突变体富集的干扰,成功获得了抗死(耐受)突变体,然后惊奇地发现这个用单一杀菌剂苯酚富集而获得的突变体竟然对后续检测的所有消毒剂、抗生素及环境杀菌因素等均显示出了超广谱的死亡耐受表型,证明细菌死亡存在一条普适性共享通路。进一步研究揭示出PTS碳水化合物磷酸转移转运体系偶联cAMP-Crp信号转导系统,通过调控下游碳通量、呼吸链代谢、ATP合成及活性氧积累而参与共享死亡通路的分子调控。该研究创建了一个新颖独到的细菌死亡机制研究平台,为进一步深入理解细胞死亡的分子机理开拓了新思路,相关成果对微生物、动植物和人源的细胞死亡可能都具有普遍性指导价值,并为有效杀灭病原细菌、延长益生菌及工业生产菌株抗逆寿命提供了新靶标,还为目前广为流行的整合人-动植物-环境为一体的同一健康(One Health)理念提供了分子水平的实验证据支持。
厦门大学公共卫生学院博士生曾洁、朱伟伟,硕士生赵凝秋、刘倩钰,苏州大学洪宇植教授为本文共同第一作者,公共卫生学院赵西林教授、王岱副教授,厦门大学附属中山医院牛建军教授为论文共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金的支持。(来源:厦门大学)

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