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Sci Adv丨温玉荣团队在微量金属元素摄取与氧化应激互作介导病原细菌感染的机制取得重要进展

BioArt · 公众号 · 生物 · 2025-01-23 17:30

正文

微量金属元素在健康中发挥至关重要的作用，参与了生长发育，免疫力维持，心脑血管健康以及抗衰老等重要功能。生命必需的微量金属元素钼作为钼酶催化活性中心参与生命体基础代谢活动，其缺乏会导致新陈代谢异常，骨骼发育异常以及神经系统疾病。而在病原细菌感染宿主过程中，病原细菌将与宿主争夺这些微量金属元素的利用，而达到繁殖和生存的目的。

近日，Science Advances发表了西安交通大学温玉荣教授课题组题为 Molybdate uptake interplay with ROS tolerance modulates bacterial pathogenesis 的研究论文。报道了临床特别是重症监护病房高检出率的多重耐药鲍曼不动杆菌在微量金属钼元素摄取与氧化应激互作介导其感染致病的分子机制。

钼作为钼酶催化活性中心参与生命体基础代谢活动，而钼为痕量元素，在细菌与宿主的争夺战中，成功获取钼对细菌定植宿主至关重要。因而细菌进化出高亲和力钼酸盐转运体ModABC，其中ModA位于细胞周质负责从体外摄取钼酸盐。该研究发现在病原细菌与宿主的竞争中，鲍曼不动杆菌高亲和力钼酸盐结合蛋白复合体ModABC中的ModA组分是其从环境摄取微量金属钼元素的主要途径，且与铁代谢和稳态密切相关。ModA具有非典型的两个半胱氨酸，活性氧（ROS）氧化后可形成二硫键，引发构象改变，进而降低对钼酸盐的亲和力达两个数量级，通过感应环境中活性氧进而调控钼酸盐转运的功能和摄取选择性。同时金属钼元素的摄取也影响了鲍曼不动杆菌对环境中其它金属元素如铁元素的摄取，证实多种不同的必需金属元素摄取存在协同效应。

这是生命进化过程中古老的钼代谢摄取通路ModA蛋白进化史的一个新发现，该进化实现了钼代谢与ROS响应的互作联动。进一步的动物感染模型实验证实，modA基因敲除降低鲍曼不动杆菌对小鼠肺部侵染模型的感染，ModA对鲍曼不动杆菌生长和小鼠肺部侵染不可或缺，本研究成果将为理解生命体对微量金属元素的摄取功能以及进化机制提供重要依据，为对抗全球多重耐药细菌临床感染特别是鲍曼不动杆菌多重耐药抗菌药物研发提供候选靶点和策略。

西安交通大学温玉荣教授为该论文通讯作者，医工交叉博士后焦敏博士为该论文第一作者。

文章来源：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adq9686

制版人：十一

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