《Microbial Pathogenesis》：PA4933 Mediates Dual Regulation of Oxidative Resistance and Virulence in
Pseudomonas aeruginosa Pulmonary Infection
编辑推荐：
•对PA14感染的RAW264.7巨噬细胞进行转录组学研究，发现了PA4933，其表达量随T3SS激活而平行升高。生物信息学初步确认PA4933是一种膜蛋白，与ABC转运蛋白具有高度结构同源性。•PA4933发挥双重效应：一方面增强对巨噬细胞氧化攻击的耐受性，另一方面抑制全局
- •
对PA14感染的RAW264.7巨噬细胞进行转录组学研究，发现了PA4933，其表达量随T3SS激活而平行升高。生物信息学初步确认PA4933是一种膜蛋白，与ABC转运蛋白具有高度结构同源性。
- •
PA4933发挥双重效应：一方面增强对巨噬细胞氧化攻击的耐受性，另一方面抑制全局致病力。它上调glnA以积累胞内谷氨酰胺并驱动谷胱甘肽（GSH）合成以清除ROS；同时，它抑制毒力基因转录以减少宿主组织损伤。
引言
铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）是一种广泛分布于环境中的革兰氏阴性机会致病菌。世界卫生组织将其列为抗菌素耐药控制优先级的关键病原体之一，铜绿假单胞菌在医院感染中占很高比例。它主要感染免疫功能低下人群，并引发多种严重疾病，包括呼吸机相关性肺炎、囊性纤维化肺部疾病、烧伤创面感染和败血症。其多重耐药表型进一步大幅提高了临床死亡率[1]。在急性和慢性感染过程中，铜绿假单胞菌必须适应不同宿主组织的复杂微环境。作为介导细菌-宿主相互作用的核心分子，细菌膜蛋白通过精密的机制感知和转运宿主释放的离子和代谢物，在整个感染过程中通过复杂机制在细菌代谢和毒力表达中发挥关键的调控作用。
现有研究已证实，与离子感知和代谢转运相关的膜蛋白可调节铜绿假单胞菌的毒力表型[2]。经典跨膜感受器LadS通过其膜感受结构域感知宿主微环境中的高钙浓度，激活GacS/GacA双组分信号级联，上调小调控RNA（sRNAs）RsmY/Z并抑制RsmA。该信号级联抑制III型分泌系统（T3SS）依赖的急性毒力，提高VI型分泌系统（T6SS）表达，并驱动感染从急性向慢性转变[3]。此外，镁离子转运蛋白MgtE通过维持胞内镁稳态来增强sRNAs RsmY/Z的转录，阻断T3SS毒素的合成和分泌，减弱细菌急性侵袭能力，并促进逃避宿主免疫清除[4]。
ATP结合盒转运蛋白（ABC转运蛋白）是铜绿假单胞菌中一个重要的跨膜蛋白家族，参与包膜稳态维持、毒力因子外排和宿主底物摄取。铜绿假单胞菌对宿主碳源和氨基酸代谢物的摄取主要依赖ABC转运复合体。其中，AatJQMP由周质底物结合蛋白AatJ、通透酶AatQM和ATP结合亚基AatP组成。该系统在单一碳源条件下特异性介导L-谷氨酸转运；AatJQMP还转运精氨酸并通过激活ArgR-环状二鸟苷酸（c-di-GMP）信号轴促进生物膜形成，从而介导慢性肺部感染。它作为维持铜绿假单胞菌持续性感染的关键膜转运蛋白发挥作用[5]。
肺部感染会触发针对细菌表面成分的强烈炎症反应。脂多糖（LPS）可激活巨噬细胞并刺激线粒体代谢物的释放，从而调节免疫反应强度[6]。作为革兰氏阴性菌外膜的核心成分，LPS依赖ABC转运蛋白LptB(2)FGC进行内膜提取、周质转运和外膜定位，从而维持细菌包膜的完整性和基础致病性[7]。在肺部感染过程中，宿主髓系细胞大量分泌免疫代谢物衣康酸。与传统的抗菌剂不同，衣康酸在铜绿假单胞菌中触发包膜应激，抑制LPS合成并上调胞外多糖产生。长期衣康酸应激诱导铜绿假单胞菌lptD基因突变，促进衣康酸吸收和生物膜组装。积累的EPS反过来刺激宿主衣康酸分泌，重塑宿主免疫微环境，并形成维持慢性感染的正反馈环路[8]。TRAP转运蛋白家族成员IctPQM特异性地介导铜绿假单胞菌中衣康酸的摄取[9]。由底物结合蛋白IctP和通透酶IctQM组装而成的IctPQM，通过其底物结合口袋内的单个亮氨酸-缬氨酸点突变获得特异性衣康酸识别能力，使铜绿假单胞菌能够捕食宿主代谢底物并维持体内持续感染。
在碳代谢物摄取方面，铜绿假单胞菌PAO1拥有两套C4二羧酸转运系统：质子同向转运蛋白DctA和TRAP转运蛋白DctPQM。DctA和DctPQM均作为苹果酸、延胡索酸和琥珀酸的载体[10]。在囊性纤维化患者的感染模型中，气道中高水平的琥珀酸增强了代谢物抑制控制（Crc）活性，迫使铜绿假单胞菌优先利用琥珀酸。这进一步引发了包括氧化应激适应和生物膜形成在内的病理表型。
此外，ABC转运蛋白还参与生物膜相关抗菌素耐药性的调控。转录调控因子BrlR特异性激活至少七个ABC转运操纵子的转录。其中，PA1874–1877转运操纵子通过改变细菌抗生素积累直接介导生物膜耐药表型，这解释了慢性感染的难治性并扩展了ABC转运蛋白的致病功能[11]。
上述发现表明，解析连接细菌代谢、膜蛋白和毒力的调控轴是开发靶向抗感染疗法的前提。然而，铜绿假单胞菌基因组编码的多个ABC转运蛋白的功能仍未得到表征。本研究基于公共NCBI转录组数据集PRJNA594638，分析了PA14感染RAW264.7小鼠单核衍生巨噬细胞的转录组测序数据。研究发现假想蛋白PA4933在RAW264.7感染组中显著上调。蛋白质结构预测与生物信息学预测初步确认PA4933编码一种高度保守的七次跨膜整合膜蛋白。系统发育树构建和同源性比对显示，PA4933与ABC转运蛋白具有密切的进化关系和高度相似的三维结构。体外和体内功能验证表明，PA4933发挥双重调控效应：它增强细菌的抗氧化应激抗性以逃避巨噬细胞介导的免疫清除，同时负向调节绿脓素合成、鼠李糖脂产生、生物膜形成和细菌运动性，最终减轻小鼠的急性肺损伤。
章节摘要
感染条件下PA4933的显著上调
为了研究宿主巨噬细胞应激对铜绿假单胞菌毒力的影响，我们首先对公开可用的PA14感染RAW264.7巨噬细胞的RNA-seq数据集（登录号：PRJNA594638）[12]进行了转录组分析。结果显示有474个基因显著上调，544个基因显著下调，以及5007个基因无差异表达（补充表3）。在这些靶标中，与lasR群体
讨论
膜转运蛋白是调控铜绿假单胞菌代谢适应、免疫逃避和毒力外排的核心功能分子。现有研究主要集中于功能明确表征的经典ABC转运蛋白和双组分感受蛋白[21]。然而，许多结构保守的同源跨膜蛋白的生理功能仍未阐明，阻碍了对底层调控机制的全面解析
伦理声明
本研究使用的C57BL/6J小鼠购自广东省实验动物中心。小鼠饲养于广州中医药大学（GZUCM）的生物安全二级（BSL-2）实验室。所有动物使用和实验方案均经广州中医药大学实验室动物护理单元（LACU）批准（批准号：20220610002）。小鼠在受控条件下饲养：环境温度23–26 °C，相对湿度40–60%，12小时光照-黑暗周期。标准啮齿类
CRediT作者贡献声明
申聪：方法学，形式化分析。陈查：写作 – 审阅与编辑，资金支持获取，概念构思。曾建明：写作 – 审阅与编辑，监督，软件，项目管理，资金支持获取，概念构思。夏海宁：写作 – 原稿撰写，方法学，调查研究，形式化分析，数据管理，概念构思。刘银珍：写作 – 审阅与编辑，方法学，调查研究。张舍宾：方法学，形式化分析。蒲洁莹：
伦理声明
本研究遵循以下动物福利和/或报告准则：《广东省实验动物管理条例》（2019年修订版）。本研究经广州中医药大学批准。（批准号：20220610002）
数据可用性
PA14感染RAW264.7巨噬细胞的转录组数据（登录号PRJNA594638[12]）。所有数据将在手稿被接受发表后公开。本研究产生的转录组数据已存储于NCBI序列读取档案（SRA）中，生物项目（登录号PRJNA1495978）。
利益冲突声明
所有作者声明不存在可能影响本文所报告研究结果的竞争性经济利益或个人关系。
利益冲突声明
? 作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系可能对本论文所报告的工作产生影响。
致谢
我们衷心感谢广东省中医院副研究员李雄在本研究LC-MS/MS代谢物检测和后续代谢组学数据分析流程中提供的卓越技术支持和关键指导。资助：本研究由广州市基础与应用研究基金会（资助号：2025A03J4050）、广东省中医院（YN2023JZ15）、广东省中医院资助
夏海宁|刘银珍|申阳澄|钟荣华|张舍宾|蒲洁莹|申聪|陈查|曾建明
