铜绿假单胞菌群体感应转录因子LasR的DNA结合结构域分析

许多细菌会进行群体感应（quorum sensing, QS），这是一种用于协调群体行为的细胞间通信系统。在一种类型的群体感应中，由LuxI同源物产生的酰基高丝氨酸内酯信号与LuxR同源转录因子结合，通常导致基因激活。铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）的基因组编码三个此类LuxR同源物：LasR、RhlR和QscR。其中，LasR调控的基因数量最多，包括编码RhlR的基因。 有充分证据表明，在慢性感染过程中，lasR以及其他编码LuxR型调控因子的基因处于强烈的选择压力之下，从而产生既使其功能失活又调节其功能的突变。因此，我们推测，lasR基因中的某些突变是否可能导致一种蛋白质产生，而该蛋白对通常由其他LuxR同源物调控的启动子具有亲和力；为此，我们通过丙氨酸替换研究了LasR的DNA结合结构域（DBD）。正如预期的那样，我们发现LasR DBD区域的大多数丙氨酸替换都会导致功能丧失，先前鉴定的临床来源LasR DBD变体也同样如此。此外，一些丙氨酸突变体与野生型没有区别。 我们描述了少数几种LasR多肽变体，它们出人意料地在一个由RhlR调控的基因上表现出增强的调控作用，而这在与野生型竞争时赋予其适应度缺陷。大多数其他LasR变体则具有竞争优势。我们的结果提示了LuxR同源转录因子调控子扩展的一条可能途径，但也表明，由于所带来的代谢负担，这类突变可能不受选择青睐。

许多细菌进行群体感应（quorum sensing, QS），这是一种用于协调群体行为的细胞间通信系统。在一种类型的群体感应中，由LuxI同源蛋白产生的酰基高丝氨酸内酯信号与LuxR同源转录因子结合，通常导致基因激活。铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）的基因组编码三种此类LuxR同源蛋白：LasR、RhlR和QscR。其中，LasR调控的基因数量最多，包括编码RhlR的基因。有力证据表明，在慢性感染过程中，lasR以及其他编码LuxR型调节因子的基因承受着强烈的选择压力，从而产生既可使其失活又可调节其功能的突变。因此，我们推测，lasR基因中的某些突变是否可能产生一种对通常由其他LuxR同源蛋白调控的启动子具有亲和力的蛋白；为此，我们通过丙氨酸替换研究了LasR的DNA结合结构域（DBD）。正如预期，我们发现LasR DBD区域的大多数丙氨酸替换都会导致功能丧失，先前鉴定的临床LasR DBD变体也是如此。此外，一些丙氨酸突变体与野生型没有区别。我们描述了少数几种LasR变体多肽，它们出人意料地在一个受RhlR调控的基因上表现出增强的调控作用，并且在与野生型竞争时赋予了适应性缺陷。大多数其他LasR变体则具有竞争优势。我们的结果提示了LuxR同源转录因子调控子扩展的一条可能途径，但也表明，由于由此带来的代谢负担，此类突变可能不受青睐。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.12.744480v1?rss=1

🏷️ 铜绿假单胞菌 群体感应 LasR DNA结合结构域 转录调控 突变分析