RmpA介导代谢重编程调控高毒力肺炎克雷伯菌高粘液表型与生物膜形成的表型转换机制

为解决高毒力肺炎克雷伯菌(hvKp)的致病机制问题，研究人员聚焦质粒编码的调控因子RmpA，通过CRISPRi、RNA-seq和ChIP-seq技术，揭示其通过代谢重编程激活荚膜合成通路并抑制III型菌毛基因mrkABCDF表达，从而调控高粘液表型(HMV)与生物膜形成的表型转换。该研究为CRhvKp(碳青霉烯耐药高毒力肺炎克雷伯菌)的防控提供新靶点。

　　

高毒力肺炎克雷伯菌(hvKp)是引发肝脓肿、脑膜炎等严重社区获得性感染的重要病原体，其标志性特征是高粘液表型(HMV)和携带pLVPK毒力质粒。尽管已知质粒编码的RmpA能激活荚膜合成基因，但对其全局调控机制及与生物膜形成的关联仍不清楚。随着碳青霉烯耐药高毒力肺炎克雷伯菌(CRhvKp)的全球蔓延，世界卫生组织(WHO)已将其列为重大威胁，阐明RmpA的调控网络成为迫切的科学问题。

北京大学的研究团队在《hLife》发表的研究中，通过构建CRISPRi介导的rmpA敲降株，结合多组学分析和表型实验，首次揭示RmpA作为"代谢中枢调控器"的双重功能：一方面通过激活糖代谢(如GDP-D-甘露糖合成)和TCA循环(三羧酸循环)途径促进荚膜前体供应；另一方面通过结合mrkABCDF操纵子启动子抑制III型菌毛表达，从而介导HMV与生物膜的动态平衡。关键技术包括：基于dCas9的基因表达抑制系统、转录组测序(RNA-seq)分析差异基因、染色质免疫共沉淀测序(ChIP-seq)鉴定DNA结合位点，以及临床分离株RJ293(K2血清型)的荚膜定量和生物膜形成实验。

RmpA作为关键转录调控因子调控多细胞过程
RNA-seq发现RmpA影响920个基因表达，激活碳水化合物代谢(如淀粉/蔗糖代谢)而抑制DNA复制和核糖体通路。ChIP-seq鉴定出120个结合位点，80%位于启动子区，并发现其核心结合基序5'-CGGCATGCTGG-3'，证实其全局调控特性。

RmpA诱导代谢重编程促进荚膜合成
在K2型hvKp中，RmpA直接激活荚膜位点基因(galF/wzi/manC)，同时上调甘露糖代谢关键酶manA和糖基转移酶galU的表达。通过重构代谢网络，发现其同步激活糖酵解(gpmB)和TCA循环(fumA/mqo/acnA)为荚膜合成提供能量和原料。

RmpA控制HMV与生物膜形成的表型转换
ChIP-seq证实RmpA结合mrkABCDF操纵子上游，RNA-seq显示该位点表达提升2-8倍。荧光报告实验和PVC板结晶紫染色证实，rmpA敲降株生物膜形成能力增强，揭示其通过抑制III型菌毛实现表型转换的分子机制。

RmpA具有跨物种调控潜能
在3.5%的大肠杆菌(E. coli)基因组中发现RmpA同源蛋白。过表达实验显示其能激活E. coli的果糖/甘露糖代谢通路，但调控方向与hvKp存在物种差异，暗示其进化可塑性。

该研究突破性地将RmpA定义为"质粒-染色体对话"的核心媒介：其通过代谢重编程满足荚膜合成的能量需求，同时通过抑制生物膜相关基因帮助细菌在宿主不同生态位中灵活适应。特别是在CRhvKp暴发的背景下，针对RmpA调控网络的干预可能成为遏制毒力和耐药协同进化的新策略。研究还发现RmpA在肠杆菌科中的跨物种保守性，为理解水平基因转移对病原体进化的影响提供了范例。