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铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）生物膜形成机制不明，为探究此，研究人员聚焦 SadB 展开研究。结果发现，SadB 作为衔接蛋白调控 AmrZ，影响生物膜形成。该研究为理解生物膜形成提供新视角，对防治相关感染意义重大。
在微观的细菌世界里，有一种名为铜绿假单胞菌（
Pseudomonas aeruginosa）的 “小怪兽”，它可是医院里的常客，专挑免疫功能低下的人 “下手”，引发各种严重感染，让人头疼不已。它能在物体表面安营扎寨，形成一种特殊的结构 —— 生物膜（biofilm）。生物膜就像是细菌的 “坚固堡垒”，让它们能更好地存活和繁衍，也使得感染难以被清除。然而，生物膜的形成过程十分复杂，尽管科学家们在这方面已经做了很多研究，但其中的调控信号和过程仍未完全明晰。比如，有一种叫环二鸟苷酸（cyclic diguanylate，c-di-GMP）的物质，它在生物膜形成过程中起着重要作用，高浓度的 c-di-GMP 会促进生物膜形成，低浓度则有利于细菌的浮游生活，但它并不是唯一的影响因素。在这样的背景下，为了深入了解生物膜形成的奥秘，来自以色列巴伊兰大学（Bar-Ilan University）的研究人员开展了一项关于铜绿假单胞菌生物膜形成调控机制的研究。
他们将目光聚焦在一个名为 SadB 的蛋白上，此前研究发现它似乎在细菌从可逆性表面附着转变为不可逆性表面附着的过程中发挥着关键作用，但具体机制并不清楚。经过一系列深入研究，研究人员得出了重要结论：SadB 是一种衔接蛋白（adaptor protein），它能在翻译后水平（post-translational level）紧密调控生物膜形成的关键调节因子 AmrZ。SadB 会直接与 AmrZ 的 C 末端结构域结合，导致 AmrZ 迅速降解，这一过程主要由 Lon 蛋白酶介导。并且，SadB 调节生物膜形成的功能并不依赖于配体与 HDOD 口袋的结合。这项研究揭示了铜绿假单胞菌生物膜形成调控的新机制，为开发针对铜绿假单胞菌感染的新型治疗策略提供了重要理论依据，发表在《npj Biofilms and Microbiomes》上。
研究人员开展研究时运用了多种关键技术方法。在分子生物学方面，通过蛋白质组学（proteomics）和转录组学（transcriptomics）分析，对比野生型和 ΔsadB突变菌株，寻找差异表达的基因和蛋白；利用定点突变技术（site-directed mutagenesis）探究特定氨基酸位点对蛋白功能的影响。在蛋白研究方面，运用免疫共沉淀（co-immunoprecipitation，co-IP）和磁调制生物传感（magnetic modulation biosensing，MMB）技术验证蛋白间的相互作用；通过蛋白质降解实验（degradation assay）观察 AmrZ 在 SadB 作用下的降解情况。在结构研究方面，采用 X 射线晶体学（X-ray crystallography）解析 SadB 的晶体结构。
研究结果如下：
- SadB 对转录因子 AmrZ 和磷酸二酯酶 ProE 水平的调控：通过蛋白质组学和转录组学分析发现，在 ΔsadB突变菌株中，AmrZ 和 ProE 的表达水平与 mRNA 水平变化不一致，表明它们受到翻译后调控。进一步实验证实，AmrZ 作为全局转录调节因子，控制生物膜形成和运动性；ProE 则在胞外多糖（EPS）产生中起重要作用。
- AmrZ 和 ProE 对 ΔsadB突变体表型的影响：构建多种单突变、双突变和三突变菌株，研究发现删除amrZ可消除 ΔsadB突变株的过度群集运动，同时删除amrZ和proE能恢复其生物膜形成能力，且相关突变株的 c-di-GMP 水平也发生相应变化。
- SadB 与 AmrZ 的直接结合：通过替换amrZ mRNA 序列中的稀有密码子排除 tRNA 编辑的调控方式，进而假设并通过 co-IP 和 MMB 实验证实 SadB 直接与 AmrZ 结合。
- SadB 导致 AmrZ 快速降解：构建质粒进行降解实验，发现 SadB 表达后，AmrZ 会迅速降解，即使极低水平的 SadB 也能调节 AmrZ 水平。
- SadB 介导 AmrZ 降解的机制：通过细胞裂解物下拉实验（cell lysate pull-down assay）和质谱分析，确定 Lon 蛋白酶在 SadB 介导的 AmrZ 降解中起主要作用。
- AmrZ 保守 C 末端序列的作用：比对 AmrZ 氨基酸序列发现其 C 末端附近一段保守序列对降解过程至关重要，删除或突变该序列会影响 SadB 与 AmrZ 的结合及生物膜形成。
- SadB 的结构分析：解析 SadB 晶体结构，发现其包含 N - 和 C - 结构域以及 HDOD 口袋，但该口袋不太可能结合配体，进一步实验也证实 SadB 调节生物膜形成不依赖于配体与 HDOD 口袋的结合。
研究结论表明，SadB 在铜绿假单胞菌生物膜形成过程中起着核心作用，它通过直接结合并促进 AmrZ 降解，影响 PSL 多糖合成和 c-di-GMP 水平，进而调控细菌从浮游状态向生物膜状态的转变。在讨论部分，研究人员还指出，虽然他们揭示了 SadB 调控生物膜形成的关键机制，但表面感应如何调节 SadB 的具体机制仍有待进一步研究。这项研究为深入理解铜绿假单胞菌生物膜形成机制提供了重要线索，也为未来开发针对铜绿假单胞菌感染的干预措施奠定了基础，有望帮助人们更好地应对这一棘手的细菌感染问题，在生命科学和医学领域具有重要的理论和实践意义。
