山梨醇介导芽孢杆菌wsm-1中C14/C15伊图菌素W同系物比例的偏移

《Environmental Microbiology》：Sorbitol-Mediated Shift of C14/C15 Iturin W Homologue Ratio in Bacillussp. wsm-1

　　

摘要

食物和农业体系中对传统抗生素和杀菌剂的依赖推动了耐药病原体的传播和环境污染。脂肽类化合物代表了一种环境友好的替代方案，但其功效常因存在不同活性的同源异构体而受到限制。此前，我们鉴定出一种新型脂肽——iturin W，其中C₁₄变体对食源性病原体具有更优的杀灭效果，而C₁₅同源异构体对植物病原菌则表现出更强的活性。值得注意的是，添加山梨醇可使iturin W的同源异构体比例从C₁₅向C₁₄转变。在本研究中，我们整合了转录组学、基因敲除和发酵分析，以揭示其潜在机制。研究发现，山梨醇通过增强糖酵解和氧化磷酸化、同时抑制精氨酸和组氨酸的生物合成来诱导代谢重编程。影响该代谢流的关键因子包括SplA、DeoR/GlpR、RpoN和ResE。重要的是，敲除splA基因可显著提高C₁₄ iturin W的产量。此外，高通气量配合组氨酸/精氨酸使产物向C₁₅变体偏移，而低通气量配合山梨醇则富集C₁₄形式。总体而言，本研究为通过理性工程化改造微生物菌株以优化脂肽谱提供了机制基础，从而实现针对细菌与真菌病原体的精准生物防治，进而减少对合成化学品的依赖并缓解食物和农业体系中的抗菌药物耐药性。

图形摘要

添加山梨醇可使脂肽同源异构体比例从C₁₅向C₁₄ iturin W转变，其潜在机制通过整合转录组学、基因敲除和发酵分析得以揭示。研究结果为通过理性工程化改造微生物菌株以优化脂肽谱提供了机制基础，从而实现针对细菌与真菌病原体的精准生物防治。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

本研究中产生的所有数据均已存入公共数据库。Bacillus sp. wsm-1的完整基因组序列可在NCBI数据库中获取，登录号为CP068989.1。RNA-seq数据可通过序列读取档案获取，BioProject登录号为PRJNA725614，对应的SRA登录号分别为：SRX10762445、SRX10762446、SRX10762448和SRX10762449。