铜绿假单胞菌内溶型胞壁质酶PseM通过靶向细菌细胞壁肽聚糖介导种间竞争的新机制

推荐：本研究揭示了铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)通过T6SS分泌的新型内溶型胞壁质酶PseM，其通过水解竞争菌的细胞壁肽聚糖(PG)发挥抗菌作用，并解析了PseM-PA0990效应-免疫蛋白对的分子机制。该发现为理解细菌种间竞争及开发新型抗菌策略提供了重要理论依据。

　　

在微生物群落中，细菌为争夺生存空间和资源演化出复杂的竞争机制。铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)作为机会致病菌，其VI型分泌系统(T6SS)可递送效应蛋白攻击竞争者。然而，该菌株中仍存在大量未鉴定的抗菌武器。本研究通过多学科方法揭示了新型T6SS效应蛋白PseM的作用机制，为理解微生物生态竞争提供了新视角。

研究团队采用遗传学筛选、蛋白质组学、X射线晶体学(2.0 ?分辨率)和UPLC/MS联用技术，结合时间推移显微成像和细菌竞争实验。使用临床分离的P. aeruginosa PAO1菌株及其基因工程突变体，以及大肠杆菌(E. coli)、假结核耶尔森菌(Yptb)等作为竞争模型。

PseM是T6SS依赖的分泌毒素

通过异源表达实验发现，PseM的毒性依赖于N端信号肽介导的周质定位。RetS-Rsm信号级联调控其表达和分泌，且clpV基因缺失会阻断分泌。免疫共沉淀证实PA0990通过直接结合中和PseM毒性，形成典型的效应-免疫蛋白对。

PseM作为内溶型胞壁质酶的功能

显微观察显示PseM表达导致E. coli细胞裂解，膜通透性增加。酶活实验证实其可水解合成肽聚糖(如化合物4)和天然E. coli囊膜，主要产生四糖产物(GMGM-五肽)，兼具内切和外切活性。AmpDh3处理后产物简化为二糖和四糖，证实其作用于肽聚糖主链的MurNAc-GlcNAc键。

PseM的晶体结构特征

2.0 ?分辨率结构显示PseM形成同源二聚体，具有独特的反平行β-折叠核心和锌离子结合位点(Cys87-Cys134二硫键稳定)。分子对接揭示底物结合裂隙由Tyr36/Arg90/Glu120/Arg128等残基组成，四突变体(PseM^M)完全丧失酶活。

PseM在细菌竞争中的作用

ΔpseM突变体对E. coli和Yptb的竞争能力显著降低，而回补野生型(非突变型)PseM可恢复竞争优势。系统发育分析显示PseM同源物广泛存在于假单胞菌属中，提示其进化保守性。

该研究首次报道了铜绿假单胞菌通过T6SS分泌信号肽依赖性效应蛋白的创新机制。PseM作为内溶型胞壁质酶，通过水解竞争菌肽聚糖增强生态位竞争优势。其独特的二聚体结构和锌离子依赖性为开发新型抗菌剂提供了靶点。研究拓展了对细菌分泌系统多样性的认知，为理解慢性感染中多菌群互作提供了新视角。论文发表于《Journal of Cardiology》，对临床应对多重耐药菌感染具有重要启示意义。