華大在線(xiàn)訊（通訊員 李韌 朱瀟瀟）近日，國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊Nature Communications《自然通訊》（Nature綜合類(lèi)子刊）發(fā)表了我校生命科學(xué)學(xué)院戴雄風(fēng)、朱曼璐團(tuán)隊(duì)關(guān)于細(xì)菌統(tǒng)籌生長(zhǎng)調(diào)控與環(huán)境響應(yīng)研究方向的最新進(jìn)展。論文題目為“Plasmid-encoded phosphatase RapP enhances cell growth in non-domesticatedBacillus subtilisstrains”。朱曼璐教授為該論文的獨(dú)立第一作者，戴雄風(fēng)教授為該論文的獨(dú)立通訊作者，我校為該論文的獨(dú)立完成單位。

細(xì)菌是大自然設(shè)計(jì)的一個(gè)極其精巧的微型生命系統(tǒng)，這個(gè)微型的生命系統(tǒng)可以對(duì)外界的各種環(huán)境做出極其迅速精細(xì)的響應(yīng)。從整體層面來(lái)說(shuō)，細(xì)菌系統(tǒng)最為核心的功能包括兩方面：生長(zhǎng)增殖與環(huán)境適應(yīng)。然而由于資源配置的競(jìng)爭(zhēng)以及生理代謝瓶頸，細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖與環(huán)境適應(yīng)常常存在全局層面上的權(quán)衡問(wèn)題：細(xì)菌中與環(huán)境適應(yīng)密切相關(guān)的表型如逆境存活能力、適應(yīng)波動(dòng)營(yíng)養(yǎng)能力、抗生素耐藥性、游動(dòng)性常常與生長(zhǎng)速率存在此消彼長(zhǎng)的關(guān)系，也是“魚(yú)與熊掌不可兼得”的難題。該團(tuán)隊(duì)近期研究工作分別揭示了細(xì)菌生長(zhǎng)與存活以及適應(yīng)波動(dòng)營(yíng)養(yǎng)能力的權(quán)衡關(guān)系，然而細(xì)菌中是否存在精巧的調(diào)控系統(tǒng)幫助自身規(guī)避、破解權(quán)衡問(wèn)題依舊模糊不清。

圖示：RapP蛋白幫助芽孢桿菌統(tǒng)籌優(yōu)化生長(zhǎng)調(diào)控與環(huán)境適應(yīng)，破解“魚(yú)與熊掌不可兼得”難題

在這項(xiàng)最近的研究中，該團(tuán)隊(duì)對(duì)枯草芽孢桿菌的生長(zhǎng)生理特性進(jìn)行了全面研究，發(fā)現(xiàn)與廣泛使用的枯草芽孢桿菌168菌株相比，祖先菌株（ancestralstrain）NCIB3610菌株在眾多碳源中的生長(zhǎng)速率都要顯著高于168菌株。進(jìn)一步分析表明祖先菌株攜帶的內(nèi)生質(zhì)粒pBS32中帶有一個(gè)編碼磷酸酶的rapP基因。RapP磷酸酶在指數(shù)生長(zhǎng)期可以有效阻斷Spo0F-Spo0A逆境響應(yīng)途徑的滲漏表達(dá)，降低細(xì)菌在逆境響應(yīng)途徑中的無(wú)用消耗，幫助細(xì)菌最大化生長(zhǎng)速率（圖A：雙閥水龍頭模型）。另一方面，當(dāng)細(xì)菌進(jìn)入營(yíng)養(yǎng)饑餓狀態(tài)時(shí)，RapP的存在使得祖先菌株可以急劇快速地激活逆境響應(yīng)途徑，進(jìn)入環(huán)境適應(yīng)模式（圖B）。因此RapP通路通過(guò)精準(zhǔn)的適時(shí)調(diào)控（Just-in-time regulation）幫助細(xì)菌實(shí)現(xiàn)了在生長(zhǎng)調(diào)控與環(huán)境適應(yīng)的優(yōu)化統(tǒng)籌調(diào)控，成功破解“魚(yú)與熊掌不可兼得”的權(quán)衡難題。

該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（青年科學(xué)家項(xiàng)目）、華中師范大學(xué)“學(xué)者名師支持計(jì)劃”以及中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)的資助。

附論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-53992-x

（審讀人：萬(wàn)翠紅 徐芬）