競爭信號分子控制細菌生長和行為
兩個相互競爭的信號分子控制著細菌的生活方式。
圖片來源：UNIVERSITY OF BASEL, BIOZENTRUM
細菌被認為是真正的生存專家。它們能快速適應不斷變化的環境條件，這主要是基于兩種相互競爭的信號分子。瑞士巴塞爾大學研究人員表示，作為新陳代謝控制的“競爭”分子決定了細菌的生活方式。
無論它們是病原體、深海微生物還是生活在土壤中的生物體，為了生存必須能迅速適應其環境的各種變化，包括營養物質的枯竭。
巴塞爾大學生物中心教授Urs Jenal和Tilman Schirmer 領導的科學家們現在發現，細菌使用兩種化學信號分子改變生活方式以適應當前的生活條件。研究人員在11月10日的《自然—微生物學》上發表了該研究結果。這兩種分子體現了兩種控制細菌生長和新陳代謝的相反力量。
研究人員以月牙形的新月柄桿菌作為模型生物，研究了細胞中兩個信號分子ppGpp和c-di-GMP的拮抗特性。這種細菌可以扮演兩種不同的角色：無法分裂的自由游動和附著在表面的繁殖狀態。
生活方式和環境條件都影響兩種信號分子的濃度。信號分子ppGpp和c-di-GMP爭奪跟總開關的結合。“在攜帶高水平ppGpp的細菌中，這種蛋白質被打開，細菌就很活躍。”Jenal說，“在這種狀態下，葡萄糖的消耗處于高潮。同時，產生的有害氧自由基被有效地中和。”這保證了代謝反應適合運動游泳細胞的高能量需求，避免了細胞損傷。
在良好的生活條件下，有充足的營養，c-di-GMP水平會不斷上升，迫使細菌發展成無柄形態。“在這種情況下，c-di-GMP將ppGpp置換出來，改變其結構并關閉。”Jenal說，“這改變了代謝反應，允許細菌定居、生長和繁殖。”
通過分子主開關，科學家發現了兩個調控網絡之間的聯系，這兩個網絡一直被認為是獨立運作的。研究人員表示，雖然新月柄桿菌是一種無害的環境細菌，但新發現的機制也可能在病原菌中發揮重要作用。
相關論文信息：http://dx.doi.org/10.1038/s41564-020-00809-4
