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分枝杆菌抗氧化生长调控机制研究获新进展

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 南湖网讯(通讯员 李伟辉)7月3日,《Nucleic Acids Research》在线发表了我校生命科学技术学院在分枝杆菌抗氧化生长调控方面的研究论文《环二鸟苷酸信使分子整合功能相反的转录因子协同调控分枝杆菌的抗氧化防御》(Cyclic di-GMP integrates functionally divergent transcription factors into a regulation pathway for antioxidant defense”)。李伟辉博士后为论文第一作者,何正国教授为论文通讯作者。

 今年2月该团队在《Nucleic Acids Research》发文,首次发现了细菌环二核苷类第二信使分子c-di-GMP能够参与调控分枝杆菌的抗氧化适应,鉴定了对应的受体调控因子,并解析了相关的信号通路。在此基础上,近日该团队又进一步发现: 面对氧化压力,细菌的c-di-GMP具有超强的“组织协调”能力,它能够整合功能完全相反的转录因子共同驱动抗氧化酶基因的表达,帮助分枝杆菌快速适应不利环境。

 c-di-GMP是细菌中普遍存在的一种第二信使分子,广泛调控细菌的多种生理和病理过程,其相关研究近年来在国际上受到高度关注。但是,c-di-GMP是一种全局性的信号分子,它的受体既包括有正调控因子也包括有负调控因子,c-di-GMP如何去协调这些功能完全相反的转录因子从而确保细菌有条不紊地应对环境压力,是一个公开的、十分具有挑战性的科学难题。

 该团队多年来致力于细菌第二信号分子c-di-GMP介导分枝杆菌抵抗环境压力的机制研究。他们先后在同一种分枝杆菌中发现了两个c-di-GMP转录因子受体LtmA(Nucleic Acids Research, 2012)和HpoR(Nucleic Acids Research,2018a)。其中,LtmA是一个正调控子,HpoR是一个负调控子,这两个功能相反的c-di-GMP受体转录因子共同调控一个氧化还原基因簇的表达。在7月3日的这项报道(Nucleic Acids Research,2018b)中证实,c-di-GMP能够通过三种机制高效整合这两个功能完全相反的受体调控子,最终帮助细菌快速抵抗氧化压力,即刺激正调控、抑制负调控、激活两个受体相互作用。

 这一系列研究揭示了细菌“攘外必先安内”生存哲学背后的调控机制,发现了c-di-GMP分子超强的组织协调能力和在细菌环境适应中扮演的新角色。这些研究加深了人类对病原结核分枝杆菌感染和致病机制的认识,为抗结核药物设计提供了潜在新靶标。该研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的支持。

 审核人:何正国