肠球菌磷酸盐特异性转运系统(pst)位点相邻ATP结合蛋白编码基因的非重叠细胞功能研究

本文揭示了粪肠球菌(Enterococcus faecalis)中pstB1和pstB2基因在磷酸盐(Pi)转运中的非冗余功能：pstB2编码的ATP酶是Pi摄取必需组分，而pstB1仅具辅助作用。研究通过生长曲线、Pi摄取实验和碱性磷酸酶(AP)活性测定，首次阐明串联pstB基因在革兰氏阳性菌中的功能分化，为靶向磷酸盐代谢的抗感染策略提供新见解。

　　 肠球菌磷酸盐转运系统的独特基因结构 粪肠球菌OG1RF的pst-phoU位点包含相邻的pstB1和pstB2基因，这两个基因编码的蛋白仅有60%氨基酸相同度。通过RT-PCR证实该位点以多顺反子形式转录，且两个PstB蛋白均含有Walker A/B基序、LSGGQ特征序列和H-loop等ATP酶特征结构域，提示它们可能作为磷酸盐特异性转运系统(Pst)的ATP酶组分发挥作用。

pstB基因缺失导致的表型分化 在化学成分确定培养基(CDM)中，ΔpstB1突变体表现出低Pi条件下的生长延迟，而ΔpstB2突变体则完全无法生长。值得注意的是，这种生长缺陷具有培养基特异性：在营养丰富的BHI培养基中，两种突变体均能正常生长。互补实验显示，pstB2的过表达可完全补偿pstB1缺失的表型，但pstB1无法替代pstB2的功能。

磷酸盐摄取能力的差异 采用孔雀石绿法测定发现，野生型菌株在60分钟内可摄取约10 nmol Pi。ΔpstB1突变体的Pi摄取能力显著降低，而ΔpstB2突变体培养基中Pi浓度反常升高。这种异常现象与ΔpstB2菌株极高的碱性磷酸酶(AP)活性相关，该酶由phoZ基因编码，能分解有机磷化合物释放Pi。

基因表达的相互调控 qPCR分析揭示pstB基因间存在交叉调控：任一pstB基因的缺失都会显著上调另一个基因的表达。特别有趣的是，在ΔpstB2背景中过表达pstB2会导致pstB1表达下调，表明这两个旁系同源基因可能存在反馈调节机制。

碱性磷酸酶活性的变化 通过XP显色和pNPP定量实验证实，ΔpstB2突变体的AP活性比野生型高10倍以上，ΔpstB1也有适度升高。构建ΔphoZ双突变体后，ΔpstB2培养基中的Pi积累现象部分缓解，说明phoZ编码的AP是导致Pi外排的主要原因之一。

替代磷源的利用评估 表型微阵列分析显示，ΔpstB2突变体几乎不能利用任何单一磷源（包括磷酸酯、核苷酸和膦酸盐）生长。这表明pstB2对多种磷化合物的代谢都至关重要，而BHI培养基可能通过提供混合磷源支持ΔpstB2的生长。

研究意义与展望 该研究首次阐明革兰氏阳性菌中串联pstB基因的功能分化：pstB2是Pi摄取的核心ATP酶，而pstB1仅起辅助作用。这些发现不仅丰富了我们对细菌磷酸盐代谢调控的认识，也为开发针对磷酸盐转运系统的抗菌策略提供了理论依据。未来研究可探索pstB基因在肠球菌致病性和环境适应性中的具体作用机制。