组氨酸激酶QseC通过双组分系统调控副猪格拉瑟菌代谢-转录网络的整合分析

本研究通过整合转录组学和代谢组学技术，结合透射电镜观察，系统解析了副猪格拉瑟菌（Glaesserella parasuis）双组分系统（TCS）中组氨酸激酶QseC的全局调控网络。研究发现ΔqseC突变体出现细胞壁溶解、膜稳态破坏等结构缺陷，鉴定到819种代谢物和663个差异表达基因（DEGs），揭示QseC通过协调plsB/wecA等膜合成基因与甲硫氨酸、前列腺素代谢物的关联网络，调控氨基酸合成、群体感应（QS）等通路，为开发靶向QseC的抗菌策略提供理论依据。

　　

超微结构揭示QseC对细胞完整性的关键作用

透射电镜观察显示，野生型MY1902菌株具有完整的细胞壁和致密胞质，而ΔqseC突变体则出现局部细胞壁溶解（红色箭头标注）、胞质分离（黄色箭头标注）等典型结构损伤。这些发现直接证实QseC作为膜定位感应激酶，对维持细菌包膜完整性和胞质组织结构具有不可替代的作用。

代谢网络的重编程特征

通过UHPLC-Q-TOF MS技术鉴定到819种代谢物，其中60种呈现显著改变。阳性离子模式下前列腺素F2α-酯等9种代谢物上调，而次黄嘌呤、UDP等核苷酸代谢物则普遍下调；阴性离子模式下脂质信号分子增加，但半胱氨酸等结构单元显著减少。聚类分析显示这些变化形成与细胞包膜合成密切相关的代谢网络，从生化层面解释了电镜观察到的结构缺陷。

转录调控图谱的全局解析

RNA-seq检测到663个差异表达基因（303上/360下调），其中膜合成基因plsB（3.7倍上调）和wecA显著激活，而毒力因子hrpA、pilW等普遍抑制。GO分析显示"跨膜转运"等过程高度富集，KEGG通路则凸显ABC转运体（39基因）、双组分系统（15基因）和群体感应（17基因）的核心地位。qRT-PCR对8个DEGs的验证证实了数据的可靠性。

多组学关联揭示调控枢纽

整合分析发现plsB与表没食子儿茶素（2.43倍上调）、KQH（2.32倍上调）呈正相关，而cysB下调与血栓素B2（0.99倍下调）等呈负相关。IPath代谢网络图谱显示，这些关联主要富集于氨基酸代谢（阳性模式）和细胞壁合成（阴性模式）通路。特别值得注意的是，plsB作为膜磷脂合成限速酶，其表达变化与膜脂代谢物水平高度协同。

从分子机制到表型关联

环境刺激通过激活QseC激酶活性，诱导QseB磷酸化进而调控下游基因网络：一方面上调plsB/wecA等维持膜稳态，另一方面抑制hrpA/pilW等毒力因子。这种转录-代谢耦合作用被破坏时，会导致细菌生物膜形成缺陷、氧化应激耐受下降和渗透压敏感性增加等系列表型，最终削弱其致病能力。研究首次在G. parasuis中建立了QseC介导的环境适应与毒力调控模型。

转化医学价值展望

鉴于QseC在Pasteurellaceae科病原菌中的高度保守性，其调控网络中的关键节点（如plsB-甲硫氨酸代谢轴）可作为新型抗菌靶点。针对该通路的抑制剂设计，有望开发出既能破坏细菌结构完整性、又能阻断其环境适应能力的"双效"抗感染策略，这对防控当前缺乏广谱疫苗的猪格拉瑟病具有重要临床意义。