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在大多数细菌中，肽聚糖主要含有由青霉素结合蛋白（penicillin-binding proteins, PBPs）形成的4-3交联。然而，在机会致病菌艰难梭菌（Clostridioides difficile）中，70%的交联为由L,D-转肽酶（L,D-transpeptidases, LDTs）形成的3-3交联，且LDTs对于其存活是必需的。PBPs和LDTs在交联过程中使用不同的酰基供体；PBPs需要五肽，而LDTs需要四肽。本文中，我们确定了艰难梭菌中四肽的来源，并研究了将PG交联方式从以3-3交联为主重新工程化为完全4-3交联所带来的后果。我们发现，在营养生长期，两个D-丙氨酰-D-丙氨酸羧肽酶（D-alanyl-D-alanine carboxypeptidases, DD-CPase）DacA和DacC为LDTs提供四肽。删除这些酶即可绕过对LDTs的正常需求。所得突变体（ΔdacAC Δldt）尽管完全缺失3-3交联，仍表现出令人惊讶的良好生长状态。其唯一主要的表型缺陷是产孢能力下降了3至4个对数单位；然而，这一缺陷可通过删除第三个DD-CPase——dacB——而得到克服。这些发现弥补了我们对艰难梭菌中LD-转肽作用途径认识上的空白，并表明LDTs并不是伸长复合体或分裂复合体的必需组分；在完全缺失LDTs的情况下，只要有足够的五肽维持PBPs介导的交联，这两种复合体都能正常发挥功能。因此，LDTs之所以对存活必不可少，是因为艰难梭菌内在具有较高水平的DD-CPase活性。最后，我们提出了一个关于PBPs与LDTs在PG合成过程中如何协同作用的模型。在该模型中，PBPs首先构建一个交联较为稀疏的PG囊壳，随后再由LDTs引入交联以增强其结构强度。
在大多数细菌中，肽聚糖主要含有由青霉素结合蛋白（penicillin-binding proteins，PBPs）形成的4-3交联。然而，在机会致病菌艰难梭菌（Clostridioides difficile）中，70%的交联为由L,D-转肽酶（L,D-transpeptidases，LDTs）形成的3-3交联，且LDTs对细胞存活是必需的。PBPs与LDTs在交联过程中使用不同的酰基供体：PBPs需要五肽，而LDTs需要四肽。在本研究中，我们确定了艰难梭菌中四肽的来源，并考察了将PG交联方式从以3-3交联为主重新改造为完全4-3交联所带来的后果。我们发现，两种D-丙氨酰-D-丙氨酸羧肽酶（D-alanyl-D-alanine carboxypeptidases，DD-CPase）DacA和DacC在营养生长期为LDTs提供四肽。删除这些酶足以绕过LDTs通常的必需性。所得突变体（ΔdacAC Δldt）尽管完全缺失3-3交联，却表现出显著良好的生长状态。其唯一主要表型缺陷是产孢能力下降3至4个对数单位；然而，这一缺陷可通过删除第三种DD-CPase——dacB而得以克服。这些发现填补了我们对艰难梭菌中LD-转肽作用通路认识上的空白，并表明LDTs并非延伸体或分裂体的必需组分；只要有足够的五肽维持PBPs介导的交联，这两种复合体即使在完全缺失LDTs的情况下也能正常发挥功能。因此，LDTs之所以对存活必需，是因为艰难梭菌内在具有较高水平的DD-CPase活性。最后，我们提出了一个关于PBPs与LDTs在PG合成过程中如何协同作用的模型。在该模型中，PBPs首先构建一个交联较为稀疏的PG囊壳，随后再由LDTs引入交联对其进行增强。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.30.735746v1?rss=1
🏷️ 艰难梭菌 肽聚糖交联 L,D-转肽酶 羧肽酶 孢子形成