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细菌第二信使环二聚鸟苷酸单磷酸（c-di-GMP）驱动细菌从运动状态向生物被膜生活方式的转变，然而，细菌如何将细胞包膜应激与 c-di-GMP 信号传导相耦联的机制仍知之甚少。在本研究中，我们表明，靶向肽聚糖（PG）生物合成早期胞质步骤的亚抑制浓度抗生素，而非抑制 PG 聚合、膜完整性或其他胞内过程的抑制剂，能够在铜绿假单胞菌中选择性提高胞内 c-di-GMP 水平。通过活细胞成像和体外酶学测定，我们证明这种升高源于磷酸二酯酶（PDE）活性的降低，而非二鸟苷酸环化酶（DGC）活性的增加，且有多种 PDE 共同参与这一响应。对铜绿假单胞菌完整 DGC/PDE 突变体文库的筛选鉴定出 DipA、BifA、RocR 和 RmcA 是介导该效应的主要 PDE。值得注意的是，我们发现乙酰辅酶 A（acetyl-CoA）作为一种在细胞包膜前体生物合成过程中被消耗的中心代谢物，可通过与保守的 EAL 结构域活性位点竞争而直接抑制 PDE 活性；这一结论得到了纯化 RocR 的生化测定和分子对接分析的支持。由于与乙酰辅酶 A 接触的 EAL 结构域残基在多种细菌物种中广泛保守，这一机制可能代表了一种广泛存在的、用于感知细胞包膜合成代谢扰动的策略。综上，这些发现揭示了铜绿假单胞菌通过乙酰辅酶 A 介导的对 c-di-GMP PDE 的变构抑制来监测细胞包膜生物发生的代谢状态，从而将包膜生物合成通量与适应性生物被膜形成联系起来。
细菌第二信使环二鸟苷酸单磷酸（c-di-GMP）驱动细菌从运动性生活方式向生物被膜生活方式的转变，然而，细菌如何将细胞包膜应激与 c-di-GMP 信号传导偶联起来的机制仍知之甚少。本文表明，在铜绿假单胞菌中，以亚抑制浓度作用于肽聚糖（PG）生物合成早期细胞质步骤的抗生素——而非抑制 PG 聚合、膜完整性或其他胞内过程的抑制剂——会特异性提高细胞内 c-di-GMP 水平。
通过活细胞成像和体外酶学测定，我们证明，这种升高源于磷酸二酯酶（PDE）活性的降低，而非二鸟苷酸环化酶（DGC）活性的增加，且有多种 PDE 共同参与这一响应。对铜绿假单胞菌全部 DGC/PDE 突变体文库的筛选鉴定出 DipA、BifA、RocR 和 RmcA 是介导这一效应的主要 PDE。
值得注意的是，我们发现，乙酰辅酶 A（acetyl-CoA）作为一种在细胞包膜前体生物合成过程中被消耗的中心代谢物，可通过与保守的 EAL 结构域活性位点竞争而直接抑制 PDE 活性；这一结论得到了纯化 RocR 的生化实验以及分子对接分析的支持。由于与 acetyl-CoA 接触的 EAL 结构域残基在细菌物种间广泛保守，这一机制可能代表了一种广泛存在的、用于感知细胞包膜合成代谢扰动的策略。
综上，这些发现揭示了铜绿假单胞菌通过 acetyl-CoA 介导的对 c-di-GMP PDE 的变构抑制来监测细胞包膜生物发生的代谢状态，从而将包膜生物合成通量与适应性生物被膜形成联系起来。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.11.731730v1?rss=1
🏷️ c-di-GMP信号传导 细胞包膜生物合成 磷酸二酯酶 乙酰辅酶A 铜绿假单胞菌 生物被膜形成