亚致死剂量的利福平通过促进蛋白质聚集，提高了德氏乳杆菌（Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus）对食品加工和肠道停留的耐受性

《Microbiome》：Sublethal rifampicin enhances the tolerance of Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus to food processing and intestinal retention through protein aggregation

　　

摘要

背景

发酵食品和人体肠道中的乳酸菌长期暴露于各种环境压力源之下，这些压力源会触发其适应性反应。细菌的休眠状态使得非孢子形成菌能够在代谢抑制的可逆状态下抵御不利条件。本研究旨在探究亚致死剂量的抗生素压力是否会在广泛使用的益生菌和发酵剂菌株Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus中意外引发适应性反应，并阐释其背后的机制及功能影响。

结果

亚致死剂量的利福平诱导了Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus sp1.1进入休眠状态，其特征是ATP水平降低和细胞分裂受阻，但在压力消除后菌落能够恢复。这种状态增强了该菌对酸、碱和热 stress 的耐受性，延长了其在小鼠肠道中的停留时间，并改变了肠道微生物群的结构。通过调节pH值或使用1,6-己二醇处理破坏蛋白质聚集体可消除这种耐受性的增强效应。利福平促使代谢途径发生转变，导致转录和翻译过程受到抑制。蛋白质聚集体中特异性富集了与翻译、RNA代谢和DNA修复相关的蛋白质。两种发生结构异常的蛋白质（Gene1622和Gene1909）在整体细胞水平上表达上调，并在聚集体中含量增加。单细胞RNA测序发现，在全局翻译抑制条件下，有一组基因（包括alaS和gatA）仍能保持表达，这与批量RNA测序的结果相反，表明在压力作用下细菌群体存在异质性。

结论

我们的研究结果支持这样一种模型：蛋白质聚集体作为“分子避难所”，能够隔离并保护与翻译和DNA修复相关的蛋白质，从而在局部增强关键蛋白质的翻译和DNA修复效率，同时为后续的生长恢复提供蛋白质储备。这种可逆的休眠状态为开发可靠的发酵剂菌株提供了理论依据，同时也引发了关于食物链中因压力诱导的适应性反应的生态学思考，包括其对肠道微生物稳态的潜在影响。

视频摘要

图形摘要

亚致死剂量利福平诱导细菌休眠并增强其耐受性和肠道滞留能力的机制示意图。

背景

发酵食品和人体肠道中的乳酸菌长期暴露于各种环境压力源之下，这些压力源会触发其适应性反应。细菌的休眠状态使得非孢子形成菌能够在代谢抑制的可逆状态下抵御不利条件。本研究旨在探究亚致死剂量的抗生素压力是否会在广泛使用的益生菌和发酵剂菌株Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus中意外引发适应性反应，并阐释其背后的机制及功能影响。

结果

亚致死剂量的利福平诱导了Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus sp1.1进入休眠状态，其特征是ATP水平降低和细胞分裂受阻，但在压力消除后菌落能够恢复。这种状态增强了该菌对酸、碱和热 stress 的耐受性，延长了其在小鼠肠道中的停留时间，并改变了肠道微生物群的结构。通过调节pH值或使用1,6-己二醇处理破坏蛋白质聚集体可消除这种耐受性的增强效应。利福平促使代谢途径发生转变，导致转录和翻译过程受到抑制。蛋白质聚集体中特异性富集了与翻译、RNA代谢和DNA修复相关的蛋白质。两种发生结构异常的蛋白质（Gene1622和Gene1909）在整体细胞水平上表达上调，并在聚集体中含量增加。单细胞RNA测序发现，在全局翻译抑制条件下，有一组基因（包括alaS和gatA）仍能保持表达，这与批量RNA测序的结果相反，表明在压力作用下细菌群体存在异质性。

结论

我们的研究结果支持这样一种模型：蛋白质聚集体作为“分子避难所”，能够隔离并保护与翻译和DNA修复相关的蛋白质，从而在局部增强关键蛋白质的翻译和DNA修复效率，同时为后续的生长恢复提供蛋白质储备。这种可逆的休眠状态为开发可靠的发酵剂菌株提供了理论依据，同时也引发了关于食物链中因压力诱导的适应性反应的生态学思考，包括其对肠道微生物稳态的潜在影响。

视频摘要

图形摘要

亚致死剂量利福平诱导细菌休眠并增强其耐受性和肠道滞留能力的机制示意图。