胞内铁缺乏和铁过量均不利于微生物生存和次级代谢，微生物需要严紧调控铁吸收。团队前期研究发现，假交替单胞菌中严紧反应蛋白SspA正调控铁吸收，进而胞内铁离子正调控灵菌红素的生物合成（Yin et al. Appl Environ Microbiol, 2021；Zha et al. Appl Environ Microbiol, 2022）。有研究报道，严紧效应因子鸟苷四磷酸（ppGpp）能促进SspA的调控作用。然而，ppGpp是否参与铁吸收和灵菌红素的合成及其与SspA的关系尚不清楚。
基于此，团队研究发现，一方面，假交替单胞菌中ppGpp正调控SspA的表达而促进铁吸收和灵菌红素的合成（图1和图2）；另一方面，不依赖于SspA，ppGpp可以与转录效应因子DksA协同负调控铁吸收和灵菌红素的合成（图3和图4）。而且，铁饥饿会诱导ppGpp的合成（图1）。综上可见，胞外贫铁胁迫会刺激ppGpp的合成和积累，进而ppGpp通过双向调控平衡胞内铁水平和灵菌红素产量（图5）。该研究既有助于阐明细菌适应铁饥饿胁迫的新分子机制，还能为铁依赖的灵菌红素等重要次级代谢产物生物合成调控提供新思路。
图1 ppGpp与胞内外铁水平的关系
图2 ppGpp双向调控灵菌红素的生物合成
图3 ppGpp不依赖于SspA负调控铁吸收
图4 ppGpp与DksA共同负调控灵菌红素的生物合成
图5 ppGpp调控铁吸收和灵菌红素合成的模式图
相关研究成果以“ppGpp is a dual-role regulator involved in balancing iron absorption and prodiginine biosynthesis in Pseudoalteromonas”为题，于2024年6月发表于分子微生物学领域权威期刊《Molecular Microbiology》。我校微生物学专业2023届硕士研究生位宁为论文第一作者，余志良教授为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（32370112）的支持。
论文信息： Wei N, Zha F, Zhou L, Xu H, Liu Z, Meng Q, Zhu T, Yin J, Yu Z* (2024) ppGpp is a dual-role regulator involved in balancing iron absorption and prodiginine biosynthesis in Pseudoalteromonas. Molecular Microbiology, doi: 10.1111/mmi.15285.
论文链接：https://doi.org/10.1111/mmi.15285