大肠杆菌Keio基因敲除库全基因组筛选揭示反式肉桂酸抗菌作用的遗传调控网络

本研究针对反式肉桂酸(tCA)抗菌机制不清的问题，科研人员通过全基因组筛选技术系统分析了Escherichia coli K-12 Keio单基因敲除库(3,985株突变体)，鉴定出130个调控tCA响应的关键基因(78个敏感型/52个耐药型)，通过互补实验证实dksA、seqA等基因与tCA敏感性直接相关。研究揭示了tCA作用涉及转录调控、代谢重编程等多条通路，为开发基于tCA的新型抗菌策略提供了分子靶点。

　　

反式肉桂酸(trans-cinnamic acid, tCA)作为一种天然酚类化合物，其抗菌作用背后的分子机制始终蒙着神秘面纱。科研团队采用系统性研究策略，对大肠杆菌K-12 Keio单基因敲除库展开全基因组扫描，在含tCA(0-1.5 mg/mL)的LB培养基中筛选出130株表型显著改变的突变体。通过表型验证实验发现，ΔaaeX、ΔseqA等敏感突变体生长明显受抑，而ΔyhfK、ΔgroL等耐药突变体却逆势生长。

研究团队创新性地建立三级分类体系：将78株敏感菌细分为高敏(HS,18株)、中敏(MS,43株)和低敏(LS,17株)；52株耐药菌则分为高耐(HR,20株)、中耐(MR,23株)和低耐(LR,9株)。通过质粒回补实验证实，当向ΔdksA等突变体引入野生型基因后，其最小抑菌浓度(MIC)显著提升，这些基因与tCA敏感性的因果关系得以确证。

生物信息学分析(EcoCyc/DAVID/STRING)揭示有趣规律：高敏感基因主要富集在转录调控(如dksA)、DNA修复、膜转运等通路；而耐药基因则集中在应激响应和解毒代谢途径。特别值得注意的是，蛋白折叠关键因子GroEL的缺失竟导致细菌对tCA耐受性增强，这一反直觉发现为理解抗菌剂作用机制提供了新视角。

这项研究首次在系统水平阐明了大肠杆菌应答tCA的遗传基础，不仅破解了这种天然抗菌物的作用密码，更为设计基于tCA结构优化的新一代抗菌剂绘制了精准的分子蓝图。那些在筛选中脱颖而出的"敏感基因"，或许就是未来抗菌药物开发的黄金靶点。