戴雄风课题组在微生物逆境响应研究领域取得重要进展

华大在线讯（通讯员 朱曼璐）近日，国际著名学术期刊Nature Communications《自然-通讯》发表了生命科学学院戴雄风教授课题组关于微生物逆境响应的最新研究进展，论文题目为“Stringent response ensures the timely adaptation of bacterial growth to nutrient downshift”（ https://www.nature.com/articles/s41467-023-36254-0）。生命科学学院朱曼璐教授为论文第一兼通讯作者，生命科学学院戴雄风教授为论文主要通讯作者，华中师范大学为论文独立完成单位。

在自然生存环境中，细菌的营养状态经常处于高度波动中，导致所谓的“盛宴与饥荒循环”（feast and famine cycle），及时适应营养下调对于细菌最大限度地保持种群适合度至关重要。然而，目前关于细菌生长对营养下调的适应性机制理解较少。

在最新的一项研究中，戴雄风教授团队定量研究了大肠杆菌在经受营养下调过程中的生长动力学。当遭遇突然的营养下调事件时，大肠杆菌需要一定的延滞期才能恢复生长。引人注目的是，relA缺陷型菌株（鸟苷四磷酸严谨反应缺陷）在氨基酸营养下调和碳源下调两种状态下均表现出比野生型菌株更长的延滞期。该团队在一种快速生长的海洋细菌——需钠弧菌（Vibrio natrigens）中也观察到了类似的现象。

定量蛋白质组学研究表明，上调鸟苷四磷酸可以使得细菌全局蛋白质组资源配置从核糖体合成转向氨基酸生物合成，进而促进细菌对氨基酸营养下调的生长适应，解释了relA缺陷型菌株为何较野生型菌株需要更长的延滞期。另一方面，在碳源下调情况下，relA 缺陷型菌株由于缺乏鸟苷四磷酸严谨反应，导致转录-翻译发生解偶联，从而损害了转录延伸的持续性进而抑制了相关分解代谢操纵子的及时表达。总体来说，鸟苷四磷酸在细菌细胞生长中的调控作用类似于一枚硬币的正反面：一方面它是细菌全局生长的抑制因子；另一方面它却是推动细菌生长适应营养下调的促进因子。这项研究阐明了细菌在营养波动环境下保持适种群合度的重要策略。

该工作得到国家自然科学基金、华中师范大学“桂子学者”计划、中央高校基本科研业务费的资助。

（审读人：谢波）

图1：鸟苷四磷酸是促进细菌适应营养下调的关键因子