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为探究猪链球菌（S. suis）适应宿主低葡萄糖微环境的分子机制，研究人员通过 RNA-seq、ChIP-seq 等技术，发现转录因子 HrcA 通过调控碳代谢相关基因（如 PTS、替代碳代谢基因）维持细菌稳态，为揭示其适应策略提供新视角。
在细菌与宿主的 “博弈” 中，营养获取能力是病原体定植和生存的关键。猪链球菌（Streptococcus suis, S. suis）作为重要的人畜共患病原体，虽能在猪群鼻咽部长期定植，但其所处的低葡萄糖微环境对细菌代谢提出了严峻挑战。目前，学界对 S. suis 如何通过分子机制适应这种营养匮乏状态知之甚少，尤其是转录因子（Transcription Factors, TFs）在其中扮演的角色尚未明确。为填补这一研究空白，华中农业大学的研究团队开展了相关研究，其成果发表在《Animal Diseases》上，为深入理解病原菌的环境适应策略提供了重要线索。
研究人员主要运用了 RNA 测序（RNA-seq）、染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）、定量实时 PCR（qPCR）和电泳迁移率变动分析（EMSA）等技术。通过构建低葡萄糖（0.2%）和正常葡萄糖（1%）培养条件，结合转录组分析筛选差异表达基因，并针对 8 个差异表达的转录因子进行突变体构建与表型分析。
猪链球菌低葡萄糖响应的转录全景
通过 RNA-seq 分析，研究人员在低葡萄糖条件下鉴定出 86 个差异表达基因（DEGs），其中 58 个上调、28 个下调。基因本体（GO）和 KEGG 通路分析显示，这些基因主要富集于磷酸转移酶系统（PTS）、替代碳代谢（如果糖 / 甘露糖利用）和能量稳态相关通路。例如，PTS 关键组分（如 B9H01_01250、B9H01_04040）和 ABC 寡糖转运蛋白基因（B9H01_00980）的上调，表明细菌通过增强葡萄糖摄取和拓展碳源利用应对葡萄糖短缺。同时，甘油代谢相关基因（B9H01_09410–B9H01_09415）和精氨酸脱亚胺酶通路基因的激活，提示代谢向脂质利用和 ATP 生成方向转变。与之相反，叶酸生物合成等耗能通路基因则被下调，体现了资源的优化分配。qPCR 对随机选取的 30 个 DEGs 的验证结果与 RNA-seq 高度一致，证实了转录组数据的可靠性。
HrcA 对猪链球菌低葡萄糖条件下生长和存活的调控作用
在 8 个差异表达的转录因子中，TF2（即 HrcA）的缺失突变体在低葡萄糖条件下表现出显著的生长迟缓和存活缺陷，而互补菌株（CΔHrcA）则恢复至野生型水平。这表明 HrcA 在葡萄糖限制环境中具有关键调控作用。尽管 HrcA 通常被认为是热休克响应的转录抑制因子，但其在低葡萄糖条件下的功能此前未被深入研究。生长曲线和存活实验显示，HrcA 的作用具有环境特异性，在营养丰富的培养基中无显著影响，而在低葡萄糖条件下成为适应性关键因子。
HrcA 结合基序的鉴定及靶基因分析
利用 ChIP-seq 和 MEME 软件，研究人员鉴定出 HrcA 的结合基序为 GTGCTAATT，并在 S. suis 基因组中预测到 391 个潜在靶基因。这些基因富集于核苷酸代谢、ATP 结合和金属离子稳态等通路，暗示 HrcA 可能通过调控多重代谢途径维持细胞稳态。进一步结合 RNA-seq 数据，发现 18 个靶基因在低葡萄糖条件下差异表达。通过 qPCR 和 EMSA 验证，确认 HrcA 直接调控其中 10 个基因，例如抑制耗能基因（B9H01_00980、B9H01_04980）并激活替代碳代谢基因（B9H01_00995、B9H01_01125）。此外，HrcA 还调节 AraC 家族 TF1 和 DeoR 家族 TF4 的表达，形成层级调控网络。值得注意的是，HrcA 在低葡萄糖条件下下调自身表达，这种自我调节机制可能是精细调控碳代谢基因的关键。
研究结论与意义
本研究系统揭示了猪链球菌在低葡萄糖环境中的转录调控网络，证实转录因子 HrcA 通过动态调节碳代谢基因（如激活 α- 半乳糖苷酶和甲酰辅酶 A 转移酶基因，抑制糖转运和糖原合成基因），促进替代碳源利用和能量守恒，从而维持细菌在宿主鼻咽部的定植能力。HrcA 与其他转录因子的层级互作进一步增强了调控网络的复杂性和适应性。该研究不仅填补了 S. suis 低葡萄糖适应机制的知识空白，也为开发以 HrcA 为靶点的抗菌策略提供了理论依据，有助于深入理解病原菌与宿主微环境的互作机制，为防控猪链球菌感染提供新的思路。
