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肽聚糖（PG）细胞壁可保护细菌免受渗透性裂解，并决定其形状。在杆状细菌中，侧壁由 Rod 系统（延伸体）延长。该合成机器以 RodA-PBP2 肽聚糖合酶复合物、类肌动蛋白蛋白 MreB 及辅助蛋白 MreC、MreD 和 RodZ 为核心。值得注意的是，RodZ 与 FtsN 具有相似的结构域组织；FtsN 是一种必需的细胞分裂蛋白，可触发分裂装置（分裂体）介导的肽聚糖合成。二者均为单次跨膜蛋白，在细胞质中结合类肌动蛋白蛋白，且具有大部分未折叠的周质区段，其末端为小型折叠的 C 端结构域。因此，我们探究 RodZ 是否可能像 FtsN 一样激活 Rod 系统。为此，我们筛选获得了大肠杆菌 RodZ 的功能获得型变体，这些变体能够恢复表达低功能性 mreC 突变体细胞的生长和形态。在野生型细胞中表达这些 RodZ 变体，会提高细胞对 MreB 拮抗剂 A22 的耐受性，并增强其对 β-内酰胺类抗生素美西林的敏感性。此前，这些表型均与 Rod 系统过度激活相关；我们发现，它们是由 RodZ 胞质侧近膜（JM）结构域中的氨基酸替换所致。该结构域与 FtsN 的 N 端相对应；已知 FtsN 的 N 端可通过与类肌动蛋白蛋白 FtsA 的丝状结构相互作用，促进分裂体激活。结构建模表明，RodZ 的 JM 结构域同样可能与 MreB 丝状结构结合。因此，我们的结果支持这样一种模型：RodZ 通过一种类似于 FtsN 激活分裂体的机制，激活 Rod 系统介导的肽聚糖合成。
肽聚糖（PG）细胞壁可保护细菌免于渗透性裂解，并决定其形状。在杆状细菌中，侧壁的延伸由Rod系统（延伸体）完成。该合成机器以RodA-PBP2 PG合酶复合物、类肌动蛋白蛋白MreB以及辅助蛋白MreC、MreD和RodZ为核心。值得注意的是，RodZ与FtsN具有相似的结构域组织方式；FtsN是一种必需的分裂蛋白，可触发分裂装置（分裂体）合成PG。这两种蛋白均为单次跨膜蛋白：它们在细胞质中结合类肌动蛋白蛋白，具有大部分无序的周质区段，并在C端由小型折叠结构域封端。因此，我们探究了RodZ是否可能像FtsN一样激活Rod系统。为此，我们筛选获得了大肠杆菌RodZ的功能获得型变体，这些变体可使产生低功能性mreC突变体的细胞恢复生长和正常形态。在野生型细胞中表达这些RodZ变体，可提高细胞对MreB拮抗剂A22的耐受性，并增强其对β-内酰胺类抗生素美西林的敏感性。此前，这些表型均与Rod系统过度激活有关；我们发现，它们是由RodZ胞质侧近膜（JM）结构域中的氨基酸替换所致。该结构域与FtsN的N端区域相对应；已知FtsN可通过与类肌动蛋白蛋白FtsA形成的丝状结构相互作用，促进分裂体激活。结构建模表明，RodZ的JM结构域同样可能与MreB丝状结构结合。因此，我们的结果支持这样一种模型：RodZ通过一种类似于FtsN激活分裂体的机制，激活Rod系统介导的PG合成。
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关键词：大肠杆菌 · RodZ近膜结构域 · Rod系统激活 · 肽聚糖合成 · 细胞形态维持 · 功能获得性突变
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.11.758364v1?rss=1