低氧驱动不对称的细胞包膜重塑，促进分枝杆菌的膜适应与抗生素耐受

结核分枝杆菌通过适应宿主体内的胁迫性微环境而持续存在，其中低氧构成了一项具有重要临床相关性的关键挑战。然而，低氧如何改变分枝杆菌膜的组织结构与功能，仍缺乏充分认识。我们以耻垢分枝杆菌为模型，结合膜生物物理学、分层解析脂质组学以及膜–药物相互作用分析，表征了氧限制条件下细胞包膜的适应性变化。低氧诱导了细胞包膜的不对称重塑：内膜变得更加有序且水合程度降低，而外膜则表现出流动性和水合程度的增加。脂质组学分析揭示了与之相对应的膜层特异性变化，包括内膜中饱和型、紧密堆积脂质的富集，以及外膜中不饱和型、倒锥形脂质的富集。在功能层面，低氧细胞表现出包膜通透性降低以及对利福平敏感性下降；而膜分配研究提示，利福平与低氧适应性内膜的结合减少。我们发现，包膜的不对称重塑是细菌适应环境胁迫的一项此前未被认识的基本规律。分枝杆菌包膜并非作为一个均一结构进行响应，而是在低氧条件下，其组成膜层发生协调但具有分化特征的重塑。这种空间分辨的响应将内膜刚性增强与外膜流动性增加相耦合，形成一种功能特化的包膜结构，在维持膜完整性、调节通透性并减少抗生素结合的同时，实现多重功能。这些发现表明，膜不对称性不仅是复杂细菌包膜的结构特征，也是受到主动调控的适应策略，能够将环境感知与胁迫耐受性及抗菌药物耐受性联系起来。

结核分枝杆菌通过适应宿主体内的应激性微环境而持续存在，其中低氧构成了一个具有重要临床意义的挑战。然而，低氧如何改变分枝杆菌膜的组织结构与功能，仍知之甚少。我们以耻垢分枝杆菌为模型，结合膜生物物理学、分层解析脂质组学和膜-药物相互作用分析，表征了氧限制条件下细胞包膜的适应性变化。低氧诱导了细胞包膜的不对称重塑：内膜变得更加有序且水合程度降低，而外膜则表现出流动性和水合程度的增加。脂质组学分析揭示了与之相应的膜层特异性变化，包括内膜中饱和度较高、排列紧密的脂质富集，以及外膜中不饱和脂质和倒锥形脂质的富集。在功能层面，低氧细胞表现出包膜通透性降低以及对利福平敏感性下降；膜分配研究则提示，利福平与低氧适应性内膜的结合减少。我们发现，包膜不对称重塑是细菌适应环境应激的一项此前未被认识的基本原则。分枝杆菌包膜并非以均一结构的方式作出响应，而是在低氧条件下，其组成性膜层发生协调但彼此分化的重塑。这种空间分辨的响应将内膜刚性增强与外膜流动性增加相耦联，形成一种功能特化的包膜结构，在维持膜完整性、调节通透性并减少抗生素结合的同时，实现多重功能。上述发现表明，膜不对称性不仅是复杂细菌包膜的一种结构特征，也是一种受到主动调控的适应策略，将环境感知与应激耐受和抗菌药物耐受联系起来。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.12.751103v1?rss=1

🏷️ 低氧适应 分枝杆菌细胞包膜 膜不对称重塑 脂质组学 抗生素耐受