植物病原细菌的“智商”研究获进展

根据我们的报纸，细菌通常被认为是一种“低级”单细胞生物，有着简单的生活方式。然而，现代微生物学研究改变了这一观点，发现细菌有许多与高等生物相似的特征。例如，在与生命生存和死亡相关的信号认知这一关键问题上，细菌不仅能感知环境刺激，还能利用化合物作为不同细菌个体之间的分子“语言”进行细胞间交流(即群体感应)，感知同一物种的存在和种群大小，从而在宿主感染、*生存和适应逆境的过程中相互沟通和合作，表现出明显的群体性和社会性。

已知的细菌分子“语言”中，有一类化合物被称为“扩散控制因子(DSF)”，它们是各种动物和植物病原细菌细胞间通讯的信号物质。科学家用了近30年的时间来分析证明DSF是一种12碳脂肪酸。从那时起，研究人员已经确定了许多DSF家族脂肪酸，并发现它们不仅是细菌个体之间通信的信号化合物，而且是细菌和真菌、细菌和植物之间跨境信号通信的信号物质。尽管随后的研究发现了一些能够结合DSF分子的蛋白质(如RpfR和RpfS)，但它们是细胞质蛋白，不太可能是细胞表面上感知细胞外DSF的受体。然而，对于研究人员长期以来推测能够感应细胞外DSF信号的RpfC，由于其复杂的结构，它是具有5个跨膜区的组氨酸激酶，这在技术上难以进行酶学分析和膜蛋白-脂肪酸相互作用研究。因此，没有直接证据证明RpfC确实是细菌感知DSF的受体。

中国科学院微生物研究所钱伟研究组从事植物病原菌的感觉信号研究。它致力于分析细菌双组分信号转导系统(即细菌的“智商”)如何识别宿主植物和环境信号。最近，他们成功地将全长RpfC组氨酸激酶受体组装成脂质双层或纳米盘，并获得了酶活性蛋白脂质体，为从生化水平研究RpfC提供了分析平台。基于这个平台，他们证明了DSF分子直接结合到RpfC信号感应区的22个氨基酸区域，从而激活RpfC蛋白的激酶活性。特别有趣的是，他们发现当细菌群体密度低时，RpfC的近膜区抑制其激酶活性，但当细菌群体密度高时，DSF刺激解除抑制，从而激活群体感应信号通路并调节细菌致病因子的表达和生物膜的形成。因此，这项研究从酶学和生物化学方面提供了强有力的证据。这不仅证明了RpfC确实是DSF信号分子的膜受体，解决了细菌细胞间通讯研究中的难题，而且建立了膜受体-脂肪酸相互作用的生化分析平台，为深入研究DSF信号分子在细胞间通讯中的调控功能和开发阻断细菌群体感应过程的新型抗菌化合物开辟了突破口。(王)

《中国科学报》(第五版《创新周刊》，2017年4月10日)