rpoB基因突变调控Photorhabdus noenieputensis次级代谢产物超量生产的机制及抗生素发现潜力

本研究针对细菌次级代谢产物产量低下的问题，通过诱导rpoB基因突变（如Q148K/C442A）显著提升Photorhabdus noenieputensis DSM 25462的抗菌活性。研究人员利用抗性筛选（4×MIC rifampicin）结合HPLC和RT-qPCR技术，发现突变株R191中7个生物合成基因簇（BGCs）上调表达，并产生新型化合物。该成果为抗生素开发提供了新策略，论文发表于《Journal of Bioscience and Bioengineering》。

　　

在微生物药物开发领域，如何突破天然菌株次级代谢产物产量限制一直是重大挑战。Photorhabdus和Xenorhabdus等昆虫病原菌因其丰富的生物合成基因簇（BGCs）成为新型抗生素的"宝藏库"，但野生菌株往往存在代谢产物表达沉默或产量不足的问题。尤其值得注意的是，Photorhabdus noenieputensis DSM 25462虽能产生抗结核特效药evybactin，其工业化应用却受限于生产效率。

信州大学的研究团队独辟蹊径，将目光投向细菌RNA聚合酶β亚基编码基因rpoB。已有研究表明，该基因的特定突变可重塑细菌代谢网络，但此前在Photorhabdus属中的应用尚未探索。研究人员通过4倍最小抑菌浓度（4×MIC）的利福平压力筛选，从190个自发突变株中锁定R191菌株——该菌株携带rpoB Q148K（C442A）错义突变，展现出较野生株显著增强的抗菌活性。

研究采用多组学技术联用策略：首先通过antiSMASH预测20个潜在BGCs，RT-qPCR检测显示R191中7个基因簇表达上调；HPLC代谢组分析更揭示突变株产生多个野生型不具备的新化合物。这些发现不仅证实rpoB突变能激活沉默代谢途径，更暗示Photorhabdus基因组中可能存在未被挖掘的抗生素"暗物质"。

【Minimum inhibitory concentrations of rifampicin】
通过梯度浓度LBA平板测定，确立DSM 25462对利福平的基准MIC值，为后续突变株筛选提供浓度依据（4×MIC）。

【Isolation of rifampicin-resistant mutant strains】
以E. coli WO153为指示菌的抑菌圈实验证实，R191突变株抗菌活性提升与rpoB突变直接相关，且该突变未影响菌株生长稳定性。

【Acknowledgments】
研究得到JSPS KAKENHI（JP23734491）和Nakajima Foundation资助，实验设备依托信州大学科研平台完成。

这项研究的重要意义在于：首次系统论证rpoB突变策略在Photorhabdus菌属中的普适性，为微生物药物高产提供了新思路。突变株R191产生的未知化合物可能包含结构新颖的抗生素先导物，其针对结核分枝杆菌（M. tuberculosis）的特异性值得深入探究。从技术层面看，将传统抗性筛选与现代组学技术结合的研究范式，为沉默基因簇的激活提供了可复制的技术路线。该成果发表于《Journal of Bioscience and Bioengineering》，为抗生素耐药危机背景下的药物研发注入新动能。