代谢重编程与牺牲性细胞裂解的耦合：多组学视角下植物乳植杆菌中抗坏血酸相关的硒（IV）还原与外排假说

《BMC Microbiology》：Coupling metabolic reprogramming with sacrificial cell lysis: multi-omics insights into an ascorbic acid-associated Se(IV) reduction and extrusion hypothesis in Lactiplantibacillus plantarum

　　

摘要

在生物修复过程中，微生物在致死性亚硒酸盐 [Se(IV)] 浓度下存活的机制仍然未知。本研究采用整合多组学方法，分析了极端 Se(IV) 胁迫下 LPB 菌的响应情况。在 100 mM Se(IV) 条件下，LPB 实现了 76.32% 的去除率，但这一高效率是以细胞活力和胞内生物量的显著下降为代价的。多组学整合分析表明，LPB 采用了一种精密的生存策略，将代谢重编程与牺牲性细胞裂解相结合。具体而言，碳通量从糖酵解途径重定向至磷酸戊糖途径，以促进 NADPH 的生成。此外，胞内脱氢抗坏血酸浓度飙升超过 35 倍，强烈提示从头合成抗坏血酸的途径可能被激活，作为潜在的替代还原途径。最后，多组学数据使我们提出了以下机制假说：LPB 通过牺牲性细胞裂解来排出硒纳米颗粒（SeNPs），其依据是肽聚糖结合蛋白的下调以及溶菌酶和 RecX 等自溶素的同时上调。综合而言，这些发现表明 LPB 通过一种权衡机制来应对致死性 Se(IV) 胁迫：重编程代谢以驱动与抗坏血酸相关的 Se(IV) 还原途径，同时牺牲结构完整性以排出 SeNPs。