沙门氏菌(Salmonella)是一种重要的胞内病原体,在人类和动物中引起胃肠炎和危及生命的全身性疾病(Fabrega and Vila, 2013)。肠炎沙门氏菌鼠伤寒血清型(Salmonella enterica serovar Typhimurium,即 鼠伤寒沙门氏菌)是自然界中分布最广的 沙门氏菌 物种之一,每年在全球引起超过 9380 万例病例,导致约 155,000 人死亡(Dos Santos et al., 2019, Li, 2022)。鼠伤寒沙门氏菌 能够在胃部的高酸环境中生存,并沿宿主胃肠道传播,最终成功到达小肠,附着并侵入肠上皮细胞(IECs)(Rehman et al., 2019)。鼠伤寒沙门氏菌 通过其主要毒力机制致病,即两套 III 型分泌系统(T3SS),分别由 沙门氏菌 致病岛 1(SPI-1)编码的 T3SS-1 和由 SPI-2 编码的 T3SS-2 组成(Xiong et al., 2023)。然而,控制这些毒力决定因子表达的复杂调节网络仍有待完全阐明。
在 鼠伤寒沙门氏菌 中,SlyA 已被鉴定为细菌毒力的关键调节因子,主要影响 SPI-2 系统(Libby et al., 1994, Linehan et al., 2005)。它作为一个中间体,启动各种双组分系统的表达,包括 PhoP/PhoQ、EnvZ/OmpR 和 SpiR/SsrB(Perez-Morales et al., 2021, Song et al., 2008)。SlyA 是细菌 MarR 超家族转录因子的一员(Wilkinson and Grove, 2006)。在 体外 条件下,SlyA 形成一个活性二聚体,包含一个具有带翼螺旋 - 转角 - 螺旋结构的 DNA 结合域和一个二聚化域(Okada et al., 2007, Stapleton et al., 2002)。SlyA 识别 ugtL、pagC、mig-14 和 ssrA 启动子中的短(12-17 bp)富 AT 回文序列(Dolan et al., 2011, Navarre et al., 2005, Shi et al., 2004)。此外,它结合其自身启动子区域的一个 12 bp 回文序列(TTAGCAAGCTAA)以抑制其基因表达(Stapleton et al., 2002)。尽管有了这些见解,沙门氏菌 中 SlyA 的直接靶点仍未被完全理解。此外,SlyA 是否在既定的富含腺嘌呤和胸腺嘧啶的共识序列之外表现出非标准结合模式,目前尚不清楚,这一问题值得进一步调查。
有趣的是,yhcN 基因已成为该调节网络中的一个潜在联系。yhcN 是各种病原体中保守的压力反应蛋白,主要参与适应氧化应激和酸性环境(Lee et al., 2010, Vadyvaloo et al., 2015)。值得注意的是,Wei 等人报道了在 鼠疫耶尔森菌(Yersinia pestis)中,slyA 缺失导致 yhcN 转录显著上调,表明存在一种保守的调节关系(Wei et al., 2026)。然而,在 鼠伤寒沙门氏菌 中,yhcN 仅被注释为推测外膜蛋白,其生物学功能完全未知。鉴于 鼠伤寒沙门氏菌 必须快速调整其基因表达谱以在宿主压力下生存,了解 SlyA 是否以及如何直接调节 yhcN 对于破译病原体的适应策略至关重要。
在本研究中,我们旨在鉴定 SlyA 的直接转录靶点并阐明它们对 鼠伤寒沙门氏菌 生理功能的贡献。RNA-seq 鉴定出 211 个差异表达基因,从中选择了 22 个候选基因进行 EMSA 验证。SlyA 直接结合 11 个靶点,其中 yhcN 表现出最大的变化倍数,并携带一个新颖的非典型结合基序(TTAAAAAGCAGAAACAAT)。结构分析揭示,SlyA 通过“保守支架,可变界面”机制容纳该基序。β-半乳糖苷酶实验证实 SlyA 直接抑制 yhcN。对单突变体和双缺失突变体的遗传分析显示,ΔslyA 增强了游动运动性,而 ΔyhcN 减弱了运动性;值得注意的是,ΔslyAΔyhcN 双突变体将运动性恢复至野生型(WT)水平,且互补挽救了两种表型。这些发现将 yhcN 定位为 SlyA 调节网络中的关键下游效应因子,并确立了一个线性级联,即 SlyA 介导的 yhcN 抑制调节细菌游动运动性。