[好文章,你推荐!]发现铜绿假单胞菌群体感应的“新大陆”

中国科学院微生物研究所、 生物工程专业胡明杰推荐的文章:

Title:The Crc protein participates in down-regulation of the Lon gene to promote rhamnolipid production and rhl quorumsensing in Pseudomonas aeruginosa

Doi:10.1111/mmi.12954

Url :http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mmi.12954/abstract

文章简介

这篇文章是由中国科学院上海药物研究所蓝乐夫课题组于2015年1月30日发表在Molecular Microbiology 上。研究论文的第一作者是上海药物所的硕士研究生杨娜娜。蓝乐夫课题组及其合作者发现一条调节铜绿假单胞菌Rhl群体感应系统的级联调节途径——Crc-Hfq/Lon/RhlI。

他们利用反向遗传学的方法在基因组的水平上系统地鉴定了调控鼠李糖脂产生的基因,发现Crc(catabolite repression control)基因的突变能导致铜绿假单胞菌合成鼠李糖脂的能力显著降低。又通过一系列的假设和验证,他们证实了Crc基因是通过正调节Rhl群体感应系统来促进鼠李糖脂的合成。随后,他们在全基因组范围内筛选了Crc基因突变的抑制子突变(Suppressor mutation),发现Lon 蛋白酶基因的突变补偿了Crc基因突变所造成的对Rhl群体感应系统的负面影响,并且Crc蛋白在RNA分子伴侣Hfq的存在下可与mRNA形成蛋白质/RNA复合体,在翻译水平上抑制了Lon蛋白酶基因的表达。

随着研究的深入,他们又发现Hfq蛋白可直接结合在Lon mRNA的翻译起始位点附近,而且hfq基因的突变和Crc基因的突变相类似,均造成lon基因在翻译水平上的表达升高、RhlI蛋白的稳定性降低、信号分子C4-HSL的水平下降等。这些研究表明Hfq蛋白也在翻译水平上抑制Lon蛋白酶基因的表达从而激活Rhl群体感应系统。他们还利用生化实验,证明了RhlI蛋白是Lon蛋白酶的底物,进一步验证了lon基因和蛋白的功能。

根据既往研究和最新研究成果,他们提出了假单胞菌群体感应的级联调控模型——Crc-Hfq/Lon/RhlI。(如下图所示)

图片1

发现文章

我是中国科学院微生物研究所的硕士研究生,主要研究铜绿假单胞菌产生的鼠李糖脂等代谢产物,所以对铜绿假单胞菌的最新研究比较关注。今年2月初,我在中科院微信公共账号——“中科院之声”上看到关于上海药物所蓝乐夫课题组研究假单胞菌群体感应的新进展,于是便迅速找到这篇文献,以便更多地了解铜绿假单胞菌,更好地开展我的研究课题。

推荐理由

最近,我偶然看到wiley在举办优秀文章推选大赛的活动,马上联想到原来看过的这篇发表在Molecular Microbiology 上文献。这篇文献对我所从事的鼠李糖脂研究有很大的帮助,所以我将主要从三个方面——研究团队、文章思路、我的收获——来陈述我的推荐理由

(一)蓝乐夫研究团队在铜绿假单胞菌的群体感应研究方面有突出的贡献。铜绿假单胞菌是一类条件致病菌,其群体感应系统是一个非常复杂的系统,目前还没有完全研究清楚。他们团队先前在针对Rhl群体感应系统的研究中,发现了BfmS/BfmR/RhlR信号转导通路。这次,他们进一步阐明了铜绿单胞菌调节其Rhl群体感应系统的新的级联通路,同时也为干预Rhl群体感应提供了新的作用位点。

(二)这篇文章的思路清晰,实验设计巧妙,假设与实验相结合。首先他们通过高通量筛选和转录组分析,找到与鼠李糖脂合成的关键基因,然后再结合已有的研究,确定要研究的某个关键基因。随后,他们提出一系列合理的假设,并逐一地进行实验验证,建立起所要研究基因和蛋白的级联关系,最终发现这条新的途径。

(三)他们的研究工作对我所做的课题有启发和指导的意义。在他们的研究中涉及到转录组分析、qRT-PCR、鼠李糖脂的定量分析、质谱分析等,这也是我的研究中所用到的技术和方法。他们的研究工作量很大,由几个不同机构的研究者配合完成,且每一步工作都非常严谨细致,这些也是我在科学研究时应该借鉴和学习的地方。