丙酮酸羧化酶对结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）生物膜的形成至关重要

《npj Biofilms and Microbiomes》：Pyruvate carboxylase is critical for biofilm formation in Mycobacterium tuberculosis

　　

摘要

结核分枝杆菌（Mtb）能够形成生物膜。生物膜的形成对其毒力至关重要。然而，调控分枝杆菌生物膜形成的代谢途径在很大程度上仍尚未被充分研究。本研究探讨了不同碳源对Mtb生物膜形成的影响。可发酵的底物——葡萄糖、甘油和丙酮酸——显著促进了生物膜的形成，相比之下，不可发酵的底物则效果较差。在本研究中，我们分析了丙酮酸羧化酶（Pca）在生物膜形成中的作用。这种酶能够将丙酮酸转化为草酰乙酸，从而调节碳代谢流向三羧酸循环（TCA循环）和糖异生过程。为此，我们研究了一种< />基因的转座子突变体形成生物膜的能力。观察发现，该突变体在形成薄膜状、沉降型及大型菌落生物膜方面存在缺陷。共聚焦显微镜观察表明，pca突变体在生物膜中不积累胞外纤维素，并且生物量较低。通过向培养基中补充< />基因的表观遗传拷贝或添加葡萄糖/丙酮酸，这些缺陷可以得到修复。这些观察结果提示，生物膜的形成需要碳代谢流向糖异生和TCA循环得到有效调控，以确保EPS生物合成所需的前体物质的供应以及持续的能量产生，从而维持EPS的合成过程。