细菌抗压“秘籍”揭示

    科技日报讯 （记者马爱平）6月10日，记者从农业农村部成都沼气科学研究所获悉，该所研究员何明雄团队以原核生物运动发酵单胞菌为研究对象，阐明了该细菌如何通过调整其三维基因组结构来应对环境胁迫压力的分子机制。相关研究成果发表在国际期刊《核酸研究》上。

    运动发酵单胞菌凭借其独特的生物学特性，不仅可以作为一种新的合成生物学底盘生物，用于秸秆等生物质资源高效及高值转化，还在食品、健康及医药等领域展示出广阔应用前景。然而，秸秆等生物质资源在转化过程中面临一系列环境胁迫压力，如乙酸、呋喃甲醛、低pH、高盐等都可能导致其生物质转化效率大幅下降。

    何明雄介绍，研究团队前期通过基因组重组等技术，选育具有抗逆特性的运动发酵单胞菌细胞工厂，大幅提升其生物质转化效率。同时，研究团队发现，人们对原核生物基因组突变与染色体结构之间的关系知之甚少。为此，研究人员利用染色体构象捕获技术，研究了基因组突变和环境胁迫对运动发酵单胞菌三维染色体构象的影响。

    研究发现，基因组突变仅影响运动发酵单胞菌局部染色体互作，而乙酸和呋喃甲醛的胁迫则限制了其长距离染色体互作，并显著改变了其结构域水平上的染色体互作。在进一步解析后，研究人员发现，铁吸收能够调节蛋白家族参与协调染色体的三维动态，并调节抗逆基因表达，帮助细菌应对环境胁迫。

    “研究从新的角度阐释了‘结构决定功能’这一核心分子生物学问题，揭示了细菌如何形成对抗环境压力表型特征的分子机制。这不仅为认识原核生物基因组结构与功能的关系提供新的科学依据，也为从三维基因组层面进行工程菌株的理性设计奠定了基础。”何明雄说。