pGpp被证实是Bradyrhizobium diazoefficiens（一种根瘤菌）中的一种新型信号分子（即alarmone）

《Microbiological Research》：pGpp emerges as a novel alarmone in Bradyrhizobium diazoefficiens

　　

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  B. diazoefficiens 在碳和氮匮乏条件下引发了严格的应答反应。
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  在严格的应答反应过程中，ppGpp 的水平下降，而 pGpp 的水平上升。
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  这里的报道首次在根瘤菌和α-变形菌中发现了 pGpp。
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  pGpp 的积累与 RSH 活性相关，这表明 ppGpp 可能会转化为 pGpp。

章节片段

引言

土壤微生物面临着强烈的选择压力，尤其是在根际这种受根系活动影响的动态且竞争激烈的环境中。在这种生态位中，根瘤菌与豆科植物建立共生关系，形成根瘤，在其中进行生物固氮作用。从这些共生关系中衍生出的生物技术产品被用于支持可持续发展农业。然而，商业根瘤菌接种剂的效力往往受到限制

细菌培养和生长条件

本研究中使用的 B. diazoefficiens 菌株包括 B. diazoefficiens USDA 110 (WT)、B. diazoefficiens LP5065（以下简称 rsh^- 突变株，该突变株在其 rsh 基因中携带卡那霉素抗性 cassette）、B. diazoefficiens rsh^- 补充型菌株（Pérez-Giménez 等，2021 年研究）以及本研究中构建的 B. diazoefficiens Δrsh 突变株。这些菌株在 PSY 培养基（Peptone Salts Yeast extract, Regensburger & Hennecke, 1983）中生长。培养条件为 28°C

碳和氮缺乏条件下 B. diazoefficiens USDA 110 及其 rsh^- 突变株的比较蛋白质组学分析

为了研究 RSH 对 B. diazoefficiens 应对碳和氮匮乏的蛋白质组反应的贡献，我们比较了 WT 菌株和 rsh^- 突变株的蛋白质谱。在基础条件（U，未处理）和饥饿条件（T1，在无碳无氮溶液中培养 1 小时）下，我们的蛋白质组学分析共检测到约 2,500 种蛋白质，占 B. diazoefficiens USDA 110 预测蛋白质组的 30%（8,317 种蛋白质编码于 9.1 Mb 的基因组中，Kaneko 等，2018 年研究）

讨论

通过综合蛋白质组学和代谢组学方法，我们分析了 B. diazoefficiens USDA 110 的严格应答反应。在碳和氮匮乏条件下，WT 菌株合成了 pGpp（一种此前在根瘤菌中未被描述的警报素），同时 ppGpp 的水平下降。使用两个不同的 rsh 基因突变株的研究表明，RSH 蛋白是这种警报素谱型的唯一负责酶。插入型 rsh^- 突变株仅产生了微量的 ppGpp

结论

B. diazoefficiens 表现为一种具有独特特征的严格应答反应：在营养压力下不存在 pppGpp，ppGpp 水解减少，而 pGpp 的积累可能是由 RSH 介导的。这种差异性的警报素动态表明 pGpp 是一种新的根瘤菌警报素，此前仅在病原菌物种中被描述过。尽管我们观察到 pGpp 也由系统发育上较远的根瘤菌 S. meliloti 合成，但之前的研究

致谢/资助

我们感谢 Luciana Cayuela 和 Silvana Tongiani 在 IBBM 的技术支持；感谢 Jutta Gade 和 Andreas Kautz 在 SYNMIKRO 的技术支持；以及 Victoria G?dde 和 Annika Zurowietz 在 CEBITEC 的代谢组学分析方面的协助。

本研究得到了阿根廷国家研究、技术发展与创新机构（Agencia Nacional de Promoción de la Investigación, el Desarrollo Tecnológico y la Innovación）的资助，具体项目编号为 PICT2020-02529（J.P.-G.）和 PICT2021-00153（G.T.T.）。D.C. 表示感谢相关支持

CRediT 作者贡献声明

Elías J. Mongiardini： 文章撰写、审稿与编辑、数据可视化、概念分析。Nicole Paczia： 验证、软件使用、资源获取、方法学设计、数据分析。Anke Becker： 文章撰写、审稿与编辑、监督工作、资源协调、数据分析。Karsten Niehaus： 资源提供、数据分析。Julieta Pérez-Giménez： 文章撰写、审稿与编辑、初稿撰写、验证、项目监督、资源协调、研究开展、资金争取、数据分析。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

Delfina Colla|Ornella Falduti|Antonio Lagares|Abril Luchetti|Esteban T. Iturralde|Lucas G. Castellani|Ezequiel G. Mogro|Nicole Paczia|Elías J. Mongiardini|Karsten Niehaus|Anke Becker|Gonzalo Torres Tejerizo|Julieta Pérez-Giménez