黏细菌生物膜细胞命运分离调控网络的特征与机制解析

《Molecular Microbiology》：Characterization of a Regulatory Network Promoting Cell Fate Segregation in the Myxococcus xanthus Biofilm

本研究针对黏细菌（Myxococcus xanthus）生物膜中细胞命运分离的调控机制展开探索。研究人员通过单细胞报告系统和原位共聚焦显微镜技术，发现EspAC信号系统通过调控核心转录因子MrpC的积累，驱动细胞分化为孢子化果实体或外周杆状细胞。该研究揭示了MrpC、FruA和Xre0228构成的网络模块如何促进表型异质性，为微生物群体行为调控提供了新范式。

　　

在营养限制条件下，环境细菌Myxococcus xanthus（黏球菌）会形成特化的生物膜，其中细胞分化为空间隔离的两种命运：充满孢子的果实体（fruiting body）和具有持续生存能力的外周杆状细胞（peripheral rods）。为解析这一细胞命运分离的调控机制，研究聚焦于EspAC信号系统——该系统通过控制核心转录因子MrpC（关键孢子形成诱导因子）的积累来调控细胞分化。

单细胞报告基因与原位共聚焦显微镜分析表明，esp基因的表达在外周杆状细胞中显著富集。研究鉴定出三个调控espAC转录的关键因子：MrpC、协调果实体孢子化的转录因子FruA，以及异生物质响应因子Xre0228。实验证实：MrpC直接激活espA和espC；FruA抑制espC但不影响espA；Xre0228激活espA却抑制espC。这些遗传互作符合促进表型异质性的经典网络模体（network motif）。

研究者提出一种模型，阐释细胞命运分离如何受定向调控、稳定性维持及环境适应性调整。通过EspAC系统对MrpC的梯度调控，外周杆状细胞中MrpC积累被抑制，而果实体细胞内通过抑制EspC使MrpC积累，最终实现细胞空间分化的精确编程。