群体重新加权和报告器失真掩盖了翻译抑制期间的核糖体调控

细菌会随着生长条件的变化动态调节其核糖体分配，但这种调控如何在单个细胞内展开，仍缺乏充分认识。关于核糖体分配与生长之间关系的既有认识，主要源于稳态条件下的群体水平测量，而这些测量可能无法反映单个细胞在受到扰动时所经历的轨迹。差异性生长会随时间推移重新加权具有异质性的细胞状态，从而导致群体水平测量结果偏离单个细胞所遵循的调控轨迹。在本研究中，我们采用谱系分辨的单细胞显微成像技术，在不受生长依赖性重加权影响所取样谱系的情况下，追踪翻译抑制过程中大肠杆菌的生长及核糖体报告信号动态。出乎意料的是，氯霉素处理后，核糖体蛋白S2和L9的荧光蛋白融合体荧光强度降低，而由核糖体启动子驱动的转录报告信号起初却有所增强。核糖体融合体荧光的降低现象在多种荧光蛋白中均持续存在，并且在四环素处理过程中同样出现，这表明该现象并非特定于某一种荧光团、核糖体蛋白或翻译抑制剂。尽管某些融合报告系统在生理状态下仍保持与细胞生长之间的关系，但这种关系本身取决于所使用的报告系统。这些结果揭示了对动态细胞响应进行定量测量时的两个独立要求：需要进行纵向取样，以区分细胞内调控与生长依赖性的群体重加权；当扰动改变了产生被测信号的过程时，则必须对报告系统的行为进行验证。

细菌会随着生长条件的变化动态调整其核糖体分配，但这种调控如何在单个细胞内展开，仍缺乏充分认识。关于核糖体分配与生长之间关系的既有认识，主要源自稳态条件下的群体测量，而这类测量可能无法反映单个细胞在受到扰动期间所经历的变化轨迹。差异性生长会随时间重新加权异质性的细胞状态，从而导致群体水平的测量结果偏离单个细胞所遵循的调控轨迹。在本研究中，我们采用谱系分辨的单细胞显微成像技术，在不受生长依赖性重加权所影响的谱系样本中，追踪翻译抑制过程中大肠杆菌的生长状况及核糖体报告信号的动态变化。出乎意料的是，氯霉素处理后，核糖体蛋白S2和L9的荧光蛋白融合体荧光强度下降，而由核糖体启动子驱动的转录报告信号则在初始阶段增强。核糖体融合体荧光强度的下降在多种荧光蛋白中均可持续观察到，并且在四环素处理过程中同样出现，这表明该现象并非特定于某一种荧光团、核糖体蛋白或翻译抑制剂。尽管某些融合报告在生理状态下仍然与细胞生长保持关联，但这种关联本身取决于所采用的报告系统。这些结果揭示了对细胞动态响应进行定量测量的两个独立要求：需要进行纵向采样，以区分细胞内调控与生长依赖性的群体重新加权；当扰动改变了产生测量信号的过程时，还必须对报告系统的行为进行验证。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.30.755718v1?rss=1

🏷️ 核糖体调控 翻译抑制 单细胞成像 大肠杆菌 报告系统失真 群体重加权