铜绿假单胞菌 LasR 功能缺失导致生理磷酸盐浓度下 PhoB 活性抑制减弱及其对致病性的影响

【字体: 时间:2025年05月15日 来源:Journal of Bacteriology 2.7

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  本文聚焦铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),发现群体感应(QS)调控因子 LasR 功能缺失株中,双组分系统 PhoR-PhoB 活性在生理磷酸盐(Pi)浓度下升高,且与 CbrA-CbrB 通路及吩嗪合成相关,揭示其影响菌株适应性和毒力的机制。

  铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)的群体感应(QS)调控因子 LasR 在菌株适应性与致病性中起关键作用。LasR 功能缺失突变株(LasR–)在多种感染中常见且与不良临床结局相关。本研究发现,LasR–菌株在生理磷酸盐(Pi,0.8–1.4 mM)浓度下,PhoR-PhoB 双组分系统活性显著高于 LasR + 菌株。通过梯度平板实验及酶活性检测证实,LasR–菌株中碱性磷酸酶(AP)活性在 0.7 mM Pi 时仍存在,而 LasR + 菌株活性被抑制,表明 LasR 缺失使 PhoB 对 Pi 抑制的敏感性降低。
进一步研究发现,其他 QS 突变株(如?rhlR、?pqsR)也表现出 PhoB 活性升高,且抑制所需 Pi 浓度更高。QS 调控的吩嗪类物质(如 PCA、PYO)缺失可导致 PhoB 活性增强,外源性补充吩嗪可部分恢复 PhoB 对 Pi 的敏感性,但 LasR–菌株对 PCA 不敏感,提示其存在其他调控机制。

CbrA-CbrB 双组分系统在 LasR–菌株中活性升高,其下游的翻译抑制因子 Crc 缺失可激活 LasR + 菌株的 PhoB 活性。CbrA-CbrB 通过解除 Crc 对靶基因的抑制促进 PhoB 活性,且与吩嗪的作用相互独立。?phz?crc 双突变株的 PhoB 活性高于单一突变株,表明两者协同调控 PhoB。

在 Pi 缺乏条件下,LasR–菌株的生长优势依赖 PhoB 活性,其通过增强磷酸盐获取相关基因(如phoAlapA)表达提升适应性。此外,LasR–菌株中 PhoB 促进毒力基因(如phzSplcH)及 QS 相关基因(rhlRpqsR)表达,部分通过激活 RhlR 实现,从而增强菌株致病性。

本研究揭示 LasR 通过吩嗪合成及 Crc 介导的翻译抑制双重机制抑制 PhoB 活性,而 LasR–菌株中 PhoB 的持续激活可增强其在生理 Pi 环境中的适应性与毒力,为理解 LasR–菌株的临床危害提供了新视角。

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