肽聚糖是细菌细胞壁的重要组成部分，对于维持细胞形态、大小以及存活至关重要；同时，肽聚糖是众多常用抗生素的作用靶点，被称为细菌的“阿喀琉斯之踵”。 肽聚糖的生物合成过程受温度、pH、金属离子以及抗生素等多种外源因素影响，一旦肽聚糖受损就可能导致细胞裂解死亡。因此，参与肽聚糖生物合成和水解的酶必需受严格的时空调控，从而保证肽聚糖生长的同时维持其完整性。然而，目前关于肽聚糖生物合成的调控研究主要集中在翻译后水平的调控，细菌如何在转录水平调控肽聚糖生物合成基因的表达尚不清楚，尤其是在革兰氏阴性菌中鲜有报道。

团队前期研究发现革兰氏阴性菌Shewanella oneidensis缺失肽聚糖合酶PBP1a后肽聚糖完整性受损，无法在缺少NaCl的培养基中形成菌落（Yin et al. FEMS Microbiol Lett, 2018; 2020）。基于此，团队采用遗传学策略，通过构建转座子随机插入突变体库的方法寻找能够在缺少NaCl的培养基中形成菌落的表型抑制子（suppressor）（图1），结果发现与RNA聚合酶结合的严紧反应调控蛋白SspA能够在转录水平上调控细菌中两类肽聚糖合酶（aPBPs和SEDS/bPBPs）的表达（图2）。当sspA基因缺失后，两类肽聚糖合酶的表达显著上调，从而修复受损的肽聚糖。进一步研究发现，模式细菌Escherichia coli中SspA也能调控两类肽聚糖合酶基因的表达，表明SspA对肽聚糖合酶基因表达的转录抑制是革兰氏阴性菌维持肽聚糖稳态的保守机制。

该研究不仅有助于阐明细菌在营养饥饿等胁迫条件下协调肽聚糖生物合成与其他细胞结构生物合成相一致的分子机制，还能为细菌细胞形态和大小的合成生物学改造提供新的思路。

图1 利用转座子随机插入突变技术筛选肽聚糖损伤修复的突变株

图2 严紧反应调控蛋白SspA调控肽聚糖生物合成基因表达模式图

相关研究成果以“The stringent starvation protein SspA modulates peptidoglycan synthesis by regulating the expression of peptidoglycan synthases”为题，于2022年10月发表于微生物学领域高水平期刊《Molecular Microbiology》。我校微生物学专业2022届硕士研究生楼洁和2019届硕士研究生蔡静晓为论文共同第一作者，音建华副教授和余志良教授为论文共同通讯作者，浙江大学高海春教授课题组参与了论文的部分研究工作。该研究得到了国家自然科学基金（32270044和31600041）、国家重点研发计划项目（2021YFA0909500）和浙江省自然科学基金（LY20C010003）等项目的支持。

论文信息：Lou J^#, Cai JX^#, Hu X, Liang YQ, Sun YJ, Zhu YL, Meng Q, Zhu TH, Gao HC, Yu ZL*, Yin JH*. 2022. The stringent starvation protein SspA modulates peptidoglycan synthesis by regulating the expression of peptidoglycan synthases. Mol Microbiol. doi.org/10.1111/mmi.14996

 论文链接：https://doi.org/10.1111/mmi.14996