揭示Fusobacterium nucleatum中P型ATP酶转运蛋白PtaT介导宿主tsRNA生长抑制的新机制

本研究针对宿主来源的小RNA（tsRNAs）如何调控口腔病原菌Fusobacterium nucleatum（Fn）生长的分子机制展开探索。通过RNA亲和下拉结合质谱技术，首次鉴定出膜结合蛋白P型ATP酶转运蛋白（PtaT）能特异性结合Fn靶向tsRNA，基因敲除实验证实PtaT缺失会降低tsRNA摄取并增强细菌对生长抑制的抗性。结合转录组学和拉曼光谱分析，发现PtaT通过调控嘌呤/嘧啶代谢通路影响细菌生理状态。该研究为理解宿主-微生物互作中sRNA的调控机制提供了新靶点，论文发表于《International Journal of Oral Science》。

　　

在人类与共生微生物的复杂博弈中，宿主黏膜表面通过释放调控分子维持微生态平衡已成为前沿研究热点。其中，转运RNA衍生的小RNA（tsRNA）作为一类新型调控因子，被发现能选择性抑制口腔致病菌Fusobacterium nucleatum（Fn）的生长，但这种"分子武器"的作用靶点始终成谜。Fn作为从牙周炎到结直肠癌的多重疾病关联菌，其耐药性机制研究具有重要临床意义。

为破解这一难题，北京大学口腔医学院的研究团队通过多学科交叉方法，首次揭示了Fn中P型ATP酶转运蛋白PtaT作为tsRNA的关键结合蛋白，并阐明了其在细菌代谢调控中的双重功能。研究采用RNA亲和下拉结合质谱技术锁定靶点，通过构建galK/ptaT双敲除菌株进行功能验证，结合转录组测序和单细胞拉曼光谱分析代谢变化，最后利用AlphaFold 3预测了蛋白-RNA相互作用模式。

Identification of a putative membrane protein binding to Fn-targeting tsRNAs
通过生物素标记的tsRNA-000794和tsRNA-020498进行亲和下拉实验，从Fn标准株和6株临床分离株中均特异性捕获到75 kDa蛋白条带，质谱鉴定为P型ATP酶转运蛋白（PtaT）。体外实验证实重组PtaT能直接结合tsRNA而非其DNA类似物，且结合具有序列特异性。

Knocking out ptaT interfered with the antimicrobial efficacy
构建Fn△galK△ptaT突变株发现：SYTOX Green染色显示突变株对修饰tsRNA（MOD-(OMe)-000794）的敏感性显著降低（P<0.05），Cy3标记实验证实ptaT缺失使tsRNA胞内积累减少80%（P<0.0001），但抑制作用未完全消除，提示存在其他摄取途径。

Transcriptomic and spectroscopic characterization
RNA-seq分析显示：对数期突变株中580个差异基因显著富集于嘌呤代谢（下调）和脂多糖合成（上调）。拉曼光谱检测到静止期突变株核酸特征峰（780 cm^-1
）强度降低（P<0.0001），与转录组结果共同表明PtaT通过调控核苷酸代谢影响细菌生长。

Structural insights from AlphaFold 3
预测模型显示tsRNA-000794通过核苷酸结合域（NB domain）的E456/S459/H461/K511等关键残基与PtaT相互作用，电泳迁移率变动实验（EMSA）证实这些位点突变会显著削弱结合能力，其中K511A突变使结合完全丧失。

该研究不仅首次报道了Fn中tsRNA结合蛋白的分子特征，更揭示了宿主sRNA通过劫持细菌转运系统实现精准打击的新机制。发现PtaT在嘌呤代谢中的潜在功能，为理解tsRNA的多靶点抑制作用提供了新视角。从转化医学角度看，针对PtaT-tsRNA互作界面的药物设计，可能发展出针对Fn相关疾病的靶向疗法。研究采用的化学修饰tsRNA（MOD-tsRNA）技术已显示三个数量级的增效作用，这项发现为其临床应用奠定了分子基础。