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为探究细菌如何响应环境变化调控肽聚糖水解酶，研究人员以金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）为模型，发现 CxcA 水解酶受调控 RNA（Rbc1）和 ClpXP 蛋白酶协同调控，Rbc1 作为温度传感器在低温上调 CxcA 和 Sle1，揭示新型调控机制，具重要科学意义。
在细菌的生命活动中，细胞壁的动态平衡至关重要。金黄色葡萄球菌（
Staphylococcus aureus）作为一种重要的病原菌，其细胞壁的肽聚糖水解酶在细胞分裂和子代细胞分离中发挥关键作用，但这类酶若调控失调则可能导致细胞裂解。目前，细菌如何响应环境变化，尤其是温度变化，精准调控这些 “致命酶” 的机制尚不完全明确。在这样的背景下，开展对金黄色葡萄球菌中肽聚糖水解酶调控机制的研究，对于深入理解细菌的生存策略和致病机制具有重要意义。
丹麦哥本哈根大学等研究机构的研究人员针对这一科学问题展开研究，旨在揭示金黄色葡萄球菌中肽聚糖水解酶的温度依赖性调控机制。研究发现，金黄色葡萄球菌中存在一种新型自溶素 CxcA（ClpXP 控制的自溶素），其与含有 CHAP（半胱氨酸、组氨酸依赖性酰胺水解酶 / 肽酶）域的细胞分裂水解酶 Sle1 等，受到调控 RNA（Rbc1）和 ClpXP 蛋白酶的协同调控，且 Rbc1 作为温度传感器，在低温条件下可上调 CxcA 和 Sle1 的表达，从而促进子代细胞分离。该研究成果发表在《The Cell Surface》，为揭示细菌适应环境温度变化的机制提供了新视角。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：一是蛋白质组学（SILAC）技术，用于鉴定 ClpXP 蛋白酶的底物；二是超分辨率结构光照明显微镜（SR-SIM），用于观察细菌细胞分裂和子代细胞分离过程；三是电泳迁移率变动分析（EMSA），验证 Rbc1 与靶标 RNA 的结合；四是 Northern blotting 和 Western blotting，分别检测 RNA 和蛋白质的表达水平；五是时间 lapse 显微镜技术，追踪细菌细胞生长和分裂动态。
2.1 蛋白质组学揭示 ClpXP 介导的新型自溶素降解
通过稳定同位素标记氨基酸的细胞培养（SILAC）蛋白质组学分析，研究人员在缺乏 ClpXP 活性的金黄色葡萄球菌细胞中，发现一种未被表征的自溶素 SAOUHSC_00671（后命名为 CxcA）显著积累，且其积累与转录无关，提示其受 ClpXP 蛋白酶的翻译后降解调控。
2.2 敲除 cxcA 延迟子代细胞分裂并减轻自溶
构建 cxcA 基因敲除突变株，发现其在低温下能形成菌落，且细胞裂解现象明显减少。超分辨率显微镜分析显示，敲除 cxcA 后，子代细胞分离率显著降低，处于闭合隔膜阶段的细胞比例增加，表明 CxcA 在促进子代细胞分裂中起重要作用。
2.3 CxcA 水平受反义 RNA Rbc1 正向调控
研究发现，cxcA 基因的反义链转录生成非编码 RNA——Rbc1（结合 CHAP 域的 RNA）。Northern blotting 显示，Rbc1 不影响 cxcA mRNA 水平，但敲低 Rbc1 会导致 CxcA 蛋白水平显著下降，表明 Rbc1 通过翻译后机制正向调控 CxcA。
2.4 Rbc1 可结合含 CHAP 域的自溶素 mRNA
IntaRNA2.0 预测及 EMSA 实验证实，Rbc1 能与编码 CHAP 域的 ssaA、essH、SAUSA300_2503 和 sle1 等 mRNA 的 CHAP 域编码区结合，提示 Rbc1 可通过反式作用调控一类含 CHAP 域的水解酶。
2.5 Rbc1 和 ClpXP 介导温度依赖性的 Sle1 和 CxcA 丰度变化
温度梯度实验表明，CxcA 和 Sle1 的蛋白丰度随温度降低显著增加，且依赖于 Rbc1。在高温下，ClpXP 蛋白酶是主要调控因素，而低温下 Rbc1 通过抑制 ClpXP 介导的降解来上调水解酶水平。时间 lapse 显微镜显示，敲低 Rbc1 导致细胞形态异常和聚集，进一步证实 Rbc1 的重要性。
2.6 低温阻碍金黄色葡萄球菌子代细胞分离
超分辨率和电子显微镜观察发现，低温下金黄色葡萄球菌细胞常形成四联体细胞，表明子代细胞分离延迟，而 Rbc1 和 CxcA 的上调可能是对这一现象的适应性调控。
结论与讨论
本研究鉴定了金黄色葡萄球菌中新型自溶素 CxcA，揭示其与含 CHAP 域的水解酶 Sle1 等受 Rbc1 和 ClpXP 蛋白酶协同调控的机制。Rbc1 作为温度传感器，通过结合 CHAP 域编码区的 mRNA，在低温下抑制 ClpXP 介导的降解，从而上调水解酶水平，促进子代细胞分离。这一发现为细菌适应环境温度变化提供了新的调控模型，也为开发针对金黄色葡萄球菌等病原菌的新型抗菌策略提供了潜在靶点。此外，CxcA 和 Rbc1 在葡萄球菌属中的保守性表明，该调控机制可能在多种葡萄球菌中广泛存在，为进一步研究细菌细胞壁动态调控奠定了基础。
