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无机多聚磷酸（polyP）是一种普遍保守的生物聚合物，在细菌应激存活中处于核心地位；然而，人们对其功能的理解几乎完全来源于革兰氏阴性模型菌，在这些菌中，polyP会在营养骤降后于细胞内积累。我们利用多聚磷酸激酶PPK1和PPK2以及外切多聚磷酸酶PPX的缺失突变株，研究了革兰氏阳性产孢细菌蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）中的polyP代谢。细胞内polyP的合成依赖于PPK1，并受到PPX和PPK2的拮抗：ppx突变体在孢子形成培养基中培养24小时后积累polyP，ppx ppk2双突变体积累更多，而任何ppk1突变体均不积累polyP。未能构建ppk1 ppx双突变体，这提示不受拮抗的PPK2活性具有致死性。与大肠杆菌（Escherichia coli）和铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）不同，B. cereus在转移至最小培养基后并不积累polyP，仅在静止期略有增加。荧光显微镜和透射电子显微镜将细胞内polyP定位于核糖体耗竭的细胞质中的电子致密颗粒。携带这些颗粒的细胞仍保持膜完整，但在富营养培养基中8小时内无法恢复生长，因此我们提出，polyP驱动核糖体隔离进入凝聚体，并诱导一种类似休眠的状态。出人意料的是，B. cereus还在静止期晚期向胞外释放了接近100M的polyP，即使是在缺失两种已知合成酶的ppk1 ppk2突变体中亦是如此。胞外polyP即使在去蛋白处理后，仍能抵抗纯化PPX的水解，表明其具有非典型结构。苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）和炭疽芽孢杆菌（Bacillus anthracis）也释放了相似数量的胞外polyP。综上，这些结果鉴定出B. cereus群体中两个不同的polyP库：一个是依赖PPK1的胞内库，另一个是通过尚未表征的途径形成的胞外库。
无机多聚磷酸（polyP）是一种普遍保守的生物聚合物，在细菌应激存活中处于核心地位；然而，对其功能的认识几乎完全来源于革兰氏阴性菌模型，在这些模型中，polyP 会在营养下调后于细胞内积累。我们利用多聚磷酸激酶 PPK1 和 PPK2 以及外切多聚磷酸酶 PPX 的缺失突变体，研究了革兰氏阳性产芽孢细菌蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）中的 polyP 代谢。细胞内 polyP 的合成依赖于 PPK1，并受到 PPX 和 PPK2 的拮抗：ppx 突变体在孢子形成培养基中培养 24 小时后积累 polyP，ppx ppk2 双突变体积累更多，而任何 ppk1 突变体均不积累 polyP。未能构建 ppk1 ppx 双突变体，这提示未受拮抗的 PPK2 活性具有致死性。与大肠杆菌（Escherichia coli）和铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）不同，B. cereus 在转移至最小培养基后并不积累 polyP，仅在静止期略有增加。荧光显微镜和透射电子显微镜显示，细胞内 polyP 定位于核糖体耗竭的细胞质中的电子致密颗粒内。携带这些颗粒的细胞仍保持膜完整性，但在富营养培养基中 8 小时内未能恢复生长，因此我们提出，polyP 可驱动核糖体隔离进入凝聚体，并诱导一种类似休眠的状态。出乎意料的是，B. cereus 在静止期后期还会向胞外释放接近 100M 的 polyP，即使是在缺失两种已知合成酶的 ppk1 ppk2 突变体中也是如此。胞外 polyP 即使在去蛋白处理后，仍能抵抗纯化 PPX 的水解，表明其具有一种非典型结构。苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）和炭疽芽孢杆菌（Bacillus anthracis）也释放了相似数量的胞外 polyP。综上，这些结果揭示了蜡样芽孢杆菌群中两种不同的 polyP 库：一种是依赖 PPK1 的胞内库，另一种是由尚未表征的途径生成的胞外库。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.04.742738v1?rss=1
🏷️ 蜡样芽孢杆菌 无机多聚磷酸 多聚磷酸激酶 胞外polyP 静止期休眠