爱游戏官网安卓版：生命科学学院昌增益团队提醒氨基酸氧化副产物NH₄⁺与HCO₃⁻触发细菌休眠

来源：爱游戏官网安卓版    发布时间：2026-10-31 13:39:47

  细菌怎么进入休眠、又怎么复苏？传统观念以为养分耗尽自身是发动休眠的直接原因。北京大学生命科学学院昌增益团队宣布在的研讨“A metabolite-pair controlled quiescence switch via ATP-dependent phase separation”推翻了这一认知：真实触发休眠的，是氨基酸氧化代谢产生的两种“废物”——铵离子（NH₄⁺）和碳酸氢根（HCO₃⁻）。两者协同耗竭细胞内ATP，免除ATP作为“生物助溶剂”对特定蛋白质的增溶维护，驱动挑选性相别离，拼装成“复苏推迟体”，使细菌进入可逆休眠。该研讨将氨基酸氧化副产物、ATP的非能量功用与蛋白质相别离直接联络，提醒了一种不依赖杂乱转录调控的、可逆的物理化学休眠开关。

  几年前，昌增益团队在研讨细菌割裂蛋白FtsZ动态拼装时，意外观察到一种仅在休眠细菌中呈现的亚细胞结构，命名为“复苏推迟体”。2019年，该团队报导了这一结构：它构成于非成长细菌中，暂时收纳多种参加成长和代谢的蛋白质；当细胞康复成长时，结构崩溃，开释相关蛋白质。

  但是，复苏推迟体构成的上游触发机制一向不知道。在国家天然科学基金委原始立异探究项目赞助下，团队经过体系测验和扫除各种或许的诱发试剂，终究确定了一对看似一般的代谢副产物。

  图1 大肠杆菌中的复苏推迟体。 绿色荧光符号细胞割裂蛋白FtsZ。在休眠细菌中，FtsZ集合于复苏推迟体内；在复苏细菌中，复苏推迟体崩溃，FtsZ从头参加细胞割裂（图片由试验室已结业的余家钰博士供给）

  大肠杆菌在糖类耗尽、转而首要使用氨基酸供能后，会堆集NH₄⁺和HCO₃⁻。试验标明，独自增加其间一种，均不足以诱导复苏推迟体构成；但两者一起存在时，诱导功率与完好培养液适当，ATP水平显着下降，复苏推迟体很多拼装。这种“与门”逻辑意味着，细胞只要在氨基酸氧化代谢真实活泼时才会触发休眠。

  值得注意的是，将细胞置于无养分缓冲液中，其ATP水平坚持正常，也不构成复苏推迟体。这一成果直接否定了“养分耗尽自身足以触发休眠”的传统观念。

  ATP在毫摩尔浓度下能协助部分蛋白质坚持溶解，发挥“生物助溶剂”功用。NH₄⁺和HCO₃⁻协同效果，打破细胞的代偿才能，构成ATP耗竭。ATP水平下降后，部分蛋白质挑选性相别离，拼装成复苏推迟体；而另一些蛋白质则不受影响。弥补ATP可彻底溶解凝集体，康复成长。

  追寻活细胞中的改变发现，ATP下降产生在复苏推迟体构成之前。化学解偶联剂CCCP以及TisB、DinQ、ShoB等耗竭ATP的毒素均可诱导复苏推迟体构成，而HipA、RelE等不耗竭ATP的毒素则不能，证明ATP耗竭是充沛触发条件。

  图2 复苏推迟体的构成与崩溃及相关代谢模型。 氨基酸氧化产生的NH₄⁺和HCO₃⁻协同下降ATP水平，促进部分蛋白质产生相别离，拼装构成复苏推迟体；ATP水平康复后，该结构崩溃。机制图一起展现了自我增强代谢回路及协同搅扰能量组成的模型，其间反应环节和协同效果的详细机制仍待验证

  复苏推迟体的界说性特征是：组分蛋白质以折叠状况进入凝集体。光交联试验显现，FtsZ在复苏推迟体内坚持晶体结构界说的附近联系；分子伴侣DnaK、ClpB、ClpP不富集于其间。这在某种程度上预示着，复苏推迟体的崩溃不需要分子伴侣介导的从头折叠，也不需要新蛋白质组成——ATP康复后，凝集体直接溶解，相关蛋白质当即康复功用。这种“即插即用”的机制，与经典的内涵无序区域驱动的凝集体构成鲜明对比，代表了一种此前未被充沛认识的相别离类别。

  研讨还提醒了同一集体中细菌复苏快慢不同的机制。休眠时初始ATP水平越低，ATP康复及复苏推迟体崩溃所需的时刻一般越长。这为了解细菌持留的异质性供给了物理根底：休眠深度并非随机，而是与初始ATP水平定量相关。

  在酿酒酵母中，NH₄⁺和HCO₃⁻一起效果相同引起ATP下降，并使细胞康复成长的时刻拖延。这些开始成果提示，相似进程或许参加真核细胞休眠。研讨者还提出，NH₄⁺和HCO₃⁻的协同耗能效应也或许为氨毒性机制供给新头绪。

  该论文上线次日，科学记者George Semaan在Daily Neuron编撰长篇报导，以《细菌成心耗尽电力以求生》为题介绍该作业。报导特别指出：休眠不是饿出来的；该回路不需要特定调控蛋白，预期存在于任何故蛋白质为燃料的生物中；复苏推迟体收纳的是折叠完好、随时可用的功用蛋白；初始ATP越高复苏越快，集体由此天然构成复苏时刻的涣散。

  该研讨提出了一个概念性结构：休眠不是被迫进入的“默许状况”，而是由特定代谢物对自动触发的“状况开关”。从“废物”到“信号”，NH₄⁺和HCO₃⁻这对看似一般的代谢副产物，竟是细菌休眠的自动开关。这一发现不仅为了解细菌持留和抗生素耐受供给了新视角，也为探究按捺复苏推迟体构成或促进其崩溃的干涉办法供给了根据。

  该论文的榜首作者为北京大学生命科学学院王梦媛博士、赵莹博士生和刘洋教师，通讯作者为昌增益。

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