D-丙氨酸氨基转移酶（Dat）促进金黄色葡萄球菌在人鼻呼吸道上皮上的定植适应性

金黄色葡萄球菌在鼻腔中的定植是侵袭性感染已确立的危险因素，然而，促进其在人鼻黏膜上适应性的细菌决定因素仍未得到充分界定。为鉴定人鼻呼吸上皮早期定植所必需的基因，我们利用耐甲氧西林USA300菌株LAC的高密度转座子（Tn）文库，对在气液界面分化的人鼻上皮类器官（HNO-ALI）进行了定植。TnSeq分析鉴定出165个达到我们候选定植适应性因子阈值的基因。其中，参与D-丙氨酸生物合成及利用的基因呈富集，包括两个编码在金黄色葡萄球菌中分别合成D-丙氨酸的酶的基因：丙氨酸消旋酶1（alr1）和D-丙氨酸氨基转移酶（dat）。在与亲本菌株竞争时，dat的破坏使其在来自克隆复合群8、5和30的4种不同菌株中的定植适应性降低了[≥]1000倍。在HNO-ALI定植过程中与亲本菌株竞争时，dat::Tn突变体的适应性比alr1::Tn突变体低34倍。以其天然操纵子启动子驱动的单拷贝dat进行遗传互补后，定植水平恢复至亲本水平。补充外源性D-丙氨酸或L-丙氨酸同样可挽救dat::Tn的定植缺陷，而D-谷氨酸则不能，这与Dat在鼻黏膜上主要产生D-丙氨酸的作用一致。利用一个推定的操纵子内5′启动子驱动dat表达进行互补，虽可显著恢复定植能力，但无法支持其在缺乏L-丙氨酸的化学限定培养基中生长，这提示dat转录存在一层新的环境特异性调控。综上所述，这些发现表明，Dat是在定植人鼻黏膜过程中D-丙氨酸的主要来源，并且是金黄色葡萄球菌在该环境中维持适应性所必需的。

金黄色葡萄球菌对鼻腔的定植是侵袭性感染的公认危险因素，但促进其在人鼻黏膜上适应性的细菌决定因素仍未被完全阐明。为鉴定人鼻呼吸上皮早期定植所必需的基因，我们利用耐甲氧西林USA300菌株LAC的高密度转座子（Tn）文库，对在气液界面（HNO-ALI）分化的人鼻上皮类器官进行定植。TnSeq分析鉴定出165个达到我们候选定植适应性因子阈值的基因。其中，参与D-丙氨酸生物合成及利用的基因呈富集，包括两个分别编码金黄色葡萄球菌中独立合成D-丙氨酸酶的基因：丙氨酸消旋酶1（alr1）和D-丙氨酸氨基转移酶（dat）。与亲本菌株竞争时，dat的破坏使其定植适应性在来自克隆复合体8、5和30的4种不同菌株中均降低至少1,000倍。在HNO-ALI定植过程中与亲本菌株竞争时，dat::Tn突变体的适应性比alr1::Tn突变体低34倍。通过以其天然操纵子启动子驱动表达单拷贝dat进行遗传互补，可将定植水平恢复至亲本水平。补充外源D-丙氨酸或L-丙氨酸也可挽救dat::Tn的定植缺陷，而D-谷氨酸则不能，这与Dat在鼻黏膜上主要生成D-丙氨酸的作用一致。利用一个推定的操纵子内5′启动子控制dat表达进行互补，虽可显著恢复定植能力，但无法支持其在缺乏L-丙氨酸的化学限定培养基中生长，这提示dat转录存在一层新的环境特异性调控。综上，这些发现表明，Dat是在定植人鼻黏膜过程中D-丙氨酸的主要来源，并且是金黄色葡萄球菌在该环境中保持适应性所必需的。

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🏷️ 金黄色葡萄球菌 鼻腔定植 D-丙氨酸氨基转移酶 呼吸道上皮 转座子测序 细菌适应性