自然环境中，微生物通常以生物被膜的群体形式存在。生物被膜的形成加剧了抗生素耐药并导致慢性感染等医疗难题。生物被膜内部的菌细胞被包裹在菌体自身分泌的胞外多聚基质中，对外界环境具有更强的抵御能力。胞外多糖和胞外蛋白是生物被膜胞外多聚基质的两个主要组分，它们间是否存在相互调节机制尚不清楚。国科大博士生导师、中国科学院微生物研究所研究员马旅雁团队近期在The ISME Journal上发表了题为“Extracellular aminopeptidase regulates exopolysaccharide production of Pseudomonas aeruginosa via quorum sensing”的研究论文，揭示了胞外蛋白氨肽酶通过调节细菌的群体感应，进而调控胞外多糖合成的作用机制。

铜绿假单胞菌作为生物被膜研究的模式生物，属于条件致病菌，在囊性纤维化（CF）患者和免疫缺陷患者中易引发难以根治的慢性感染，且耐药非常严重。Psl多糖是铜绿假单胞菌生物被膜的主要基质胞外多糖，它在生物被膜中，不仅促进菌细胞相互或与接触表面的粘附，还发挥结构骨架的作用。氨肽酶是胞外基质中丰度最高的胞外蛋白之一，已有研究表明，氨肽酶和Psl多糖的合成都受到高丝氨酸内酯型群体感应的调控。团队前期研究发现，氨基肽酶的缺失增强了铜绿假单胞菌在介质表面的吸附能力（attachment），然而其具体机制尚不清晰。本研究证明了氨基肽酶与Psl多糖存在相互作用和调控关系，氨基肽酶的缺失导致Psl多糖合成量增加，从而增强铜绿假单胞菌的吸附能力。进一步研究表明，氨基肽酶通过其成熟过程中剪切的小肽段反馈抑制了C12-HSL高丝氨酸内酯信号分子介导的LasI/LasR群体感应系统，从而抑制了合成Psl多糖的psl操纵子的转录。其他已知的Psl多糖调节因子及二级信使cyclic-di-GMP信号分子等并未参与此调控过程。本研究揭示了细菌胞外基质组分通过小分子信号相互调控的机制，同时阐释细菌如何在生物被膜发育过程中协调其胞外基质组分的方式，深化了人们对细菌生理特性及其生物被膜环境适应机制的理解，并为未来细菌生物被膜防控策略的研发提供理论依据。

中国科学院微生物研究所马旅雁团队已毕业博士生赵天湖为论文第一作者，马旅雁、微生物所副研究员王迪为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项等项目资助。

图1. 铜绿假单胞菌氨肽酶调控群体感应及Psl胞外多糖合成的示意图

原文链接：https://doi.org/10.1093/ismejo/wraf038