DNA依赖性ATP酶MbovRecD通过甲基转移酶活性和糖代谢调控影响牛支原体生存的转录组学机制研究

本研究针对牛支原体（Mycoplasma bovis）基因功能不清、耐药性加剧的难题，通过分子对接、定点突变和转录组学技术，首次揭示了MBOV_RS04205编码的DNA依赖性ATP酶MbovRecD通过调控甲基转移酶活性和糖代谢通路（如糖酵解/丙酮酸代谢）影响病原体生存的分子机制，为开发新型抗支原体药物提供了靶点。

　　

牛支原体（Mycoplasma bovis）是引发牛乳腺炎、呼吸道疾病的重要病原体，其无细胞壁特性导致抗生素选择有限，加之耐药性问题日益严峻，亟需探索新的防治靶点。这类宿主限制性原核生物具有近乎最小化的基因组，但大量基因功能未知，尤其是DNA修复相关蛋白RecD在支原体中的功能尚未阐明。

中国的研究团队通过构建转座子插入突变体T8.365，发现MBOV_RS04205（编码MbovRecD）的缺失导致牛支原体在宿主细胞共培养条件下生长缺陷。研究采用分子对接和关键残基突变（N³⁵⁰
、K⁴¹⁶
等11个位点）证实MbovRecD具有DNA依赖性ATP酶活性，其最适条件为40°C、0.8 nM重组蛋白和40 μM单链DNA（ssDNA），动力学参数显示K_m
=8.558 μM，k_cat
=2157.75 s^?1
。系统发育分析表明RecD在支原体中高度保守。

关键实验技术
研究结合转座子突变筛选、ATP酶活性检测（测定V_max
和k_cat
）、分子对接（验证ATP-ssDNA结合位点）、转录组测序（鉴定差异表达基因DEGs）以及GO/KEGG通路富集分析。实验使用牛支原体野生株HB0801（分离自湖北病牛肺组织，保藏号CCTCC M2010040）及其突变体。

研究结果

1. MBOV_RS04205对牛支原体细胞共培养生长至关重要
   转座子插入突变体T8.365在宿主细胞共培养中表现出显著生长抑制，PCR验证基因中断（400 bp产物）。

2. MbovRecD的DNA依赖性ATP酶特性
   酶活实验揭示其依赖ssDNA激活，关键残基突变导致ATP水解活性丧失。分子动力学模拟显示ATP结合口袋由11个保守残基构成。

3. 转录组学揭示代谢调控网络
   MBOV_RS04205突变影响36个基因，GO富集显示镁离子结合、甲基转移酶和磷酸酶活性相关；KEGG分析指向糖酵解/丙酮酸代谢通路（如上调的磷酸甘油酸变位酶）。

结论与意义
该研究首次阐明MbovRecD通过双重机制调控牛支原体生存：一方面作为DNA修复核心组分（可能参与RecBCD样复合体），另一方面通过代谢重编程（如甲基转移酶介导的表观调控和糖酵解通量调节）。这些发现不仅解析了支原体应对宿主压力的新策略，还为开发靶向ATP酶或甲基化途径的抗菌剂提供了理论依据。论文发表于《International Journal of Biological Macromolecules》，通讯作者为Xifang Zhu和Aizhen Guo，基金支持来自国家自然科学基金（32102668, U22A20505）。