肺炎链球菌毒力调控新机制：赖氨酸巴豆酰化修饰驱动宿主适应与致病性进化

为解决临床耐药菌株毒力减弱但侵袭性增强的适应性生存机制问题，研究人员聚焦赖氨酸巴豆酰化修饰（Kcr）对肺炎链球菌（S.pn）的调控作用。通过多组学技术鉴定出新型巴豆酰转移酶SPD_0839，揭示其通过修饰毒力因子PLY（K171/K442位点）和能量代谢酶（PfkA等）调控细菌毒力与宿主适应性的分子机制，为抗感染药物研发提供新靶点。

　　

肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae, S.pn）作为全球肺炎相关死亡的主要病原体，其临床耐药菌株呈现出令人费解的矛盾表型：侵袭能力增强但毒力减弱。这种“低调潜伏”的生存策略背后，是否藏着不为人知的分子开关？近年来，蛋白质翻译后修饰（PTMs）被证明是细菌快速响应环境压力的关键调控手段，其中赖氨酸巴豆酰化（Lysine crotonylation, Kcr）作为一种新型PTM，在真核生物中已被发现参与肿瘤免疫、HIV潜伏等过程，但其在原核生物中的功能仍如“雾里看花”。更棘手的是，现有抗生素和疫苗难以应对细菌耐药性与毒力间的复杂博弈，亟需揭示Kcr在病原菌适应性进化中的精确调控机制。

针对这一科学难题，暨南大学的研究团队在《Journal of Advanced Research》发表重磅研究，首次在肺炎链球菌中鉴定出GNAT家族巴豆酰转移酶SPD_0839，系统解析了Kcr通过“代谢-毒力”双途径调控细菌宿主适应性的全新机制。研究采用临床多药耐药菌株与实验室标准株D39的对比模型，结合动物感染实验、定量蛋白质组学（DIA/DDA）、分子对接（AutoDock Vina）和纳米粒子追踪（NTA）等技术，通过构建基因敲除/过表达菌株、体外酶活验证（ITC/CD）及多维度功能分析，绘制了SPD_0839介导的Kcr调控网络。

Kcr调控临床耐药S.pn的毒力与适应性生存
研究发现，临床分离的三株多药耐药S.pn在小鼠模型中表现出显著降低的死亡率（<20% vs D39的80%），但肺组织载菌量却升高3倍。定量蛋白质组揭示105个差异表达蛋白集中于碳代谢通路，而Western blot显示临床菌株Kcr水平显著降低。添加巴豆酸钠可特异性增强D39的溶血活性并抑制对数期生长，暗示Kcr是调控“毒力-生长”平衡的关键开关。

SPD_0839是S.pn的新型巴豆酰转移酶
通过13个GNAT家族蛋白的筛选，发现SPD_0839过表达使全菌Kcr水平提升5倍，而敲除株Δspd_0839则呈现Kcr信号缺失。分子对接揭示其核心结构域中Phe93通过形成V型疏水口袋特异性结合CrCoA（KD=1 μM），结合能比AcCoA低0.5 kcal/mol。关键突变体F93A完全丧失CrCoA结合能力，且蛋白熔解温度（Tm）降低20°C，证实该残基是维持酶活与结构稳定的“分子铰链”。

巴豆酰转移酶SPD_0839负调控细菌生长与毒力
表型分析显示，Δspd_0839生长速率加快但生物膜形成增强，而过表达株则呈现溶血活性提升2倍、A549细胞黏附降低40%的“高毒低粘”特征。GST pull-down联合质谱鉴定出342个互作蛋白，富集于PTS系统、核苷酸代谢等通路。DIA定量蛋白质组进一步发现SPD_0839上调205个Kcr位点（涉及153种底物），包括碳代谢关键酶Pgi、Zwf和PfkA。

SPD_0839通过PLY巴豆酰化调控溶血活性
核心发现聚焦于毒力因子肺炎溶素（Pneumolysin, PLY）。体外实验证实SPD_0839催化PLY的K171/K442位点巴豆酰化，使溶血活性提升3倍。K171R和K442R突变体不仅丧失溶血能力，其热稳定性（Tm降低9.7-18.5°C）和寡聚化效率也显著受损。结构分析显示，K171位于PLY的跨膜β发夹（TMH1/2）区，其修饰维持结构稳定性；而K442在膜识别域4中形成的表面凸起对胆固醇结合至关重要。AlphaFold3预测显示，去巴豆酰化导致PLY结构域3/4异常互锁，阻碍寡聚体形成。

这项研究首次建立了“巴豆酰化修饰-代谢重编程-毒力进化”的完整调控轴，阐明了临床耐药菌株通过下调SPD_0839实现“高侵袭低毒力”生存策略的分子基础。SPD_0839作为新型抗菌靶点的发现，为破解细菌耐药与毒力平衡难题提供了全新视角。特别值得注意的是，该研究突破传统PTM研究范式，将代谢调控（PfkA介导的ATP生成抑制）与毒力效应（PLY寡聚化激活）通过Kcr偶联，揭示了病原菌环境适应的“分子变阻器”机制。未来针对SPD_0839-PLY调控轴的抑制剂开发，或可成为遏制肺炎链球菌播散的新一代“减毒增效”疗法。