《Nature Communications》：Dual-functional quorum sensing signal synthases DspII and DspI coordinate virulence switch in Pseudomonas aeruginosa
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为破解细菌如何主动“切换”慢性持留与急性侵袭，作者锁定铜绿假单胞菌DSF家族信号分子CDA，发现DspII与DspI形成双功能复合体，既合成CDA又直接拮抗GacA-sRNA通路，同步触发生物膜解聚、运动增强及T3SS高表达，提出“同一酶-非酶回路”驱动毒力态跳转，为抗感染干预提供双靶点。
铜绿假单胞菌能在人体中“潜伏”亦能“爆发”：当它以生物膜形式附着于导管、伤口或囊性纤维化肺组织时，呈现顽固慢性感染；一旦脱离生物膜，便迅速转为急性侵袭，引发败血症或重症肺炎。临床棘手之处在于，抗生素对生物膜内持留菌几乎束手无策，而急性期又需争分夺秒。然而，细菌如何自主决定“何时撤离生物膜、何时发动攻击”的核心机制一直模糊。既往研究仅知脂肪酸类群体感应信号cis-2-decenoic acid（CDA）可诱导生物膜解聚，但其完整合成路线及如何同步激活急性毒力仍空白。
为回答上述空白，Huang Jiahui等以铜绿假单胞菌PAO1为模型，系统筛查12个潜在烯酰-CoA水合/异构酶，锁定与已知DspI（PA0745）相邻且共转录的PA0744，将其命名为DspII。研究证实，DspII与DspI必须同时存在才能合成CDA；二者形成异源复合体，兼具“酶”与“非酶”双重身份：一方面催化CDA生成，另一方面直接结合gacA及小RNA rsmZ启动子，阻断GacA介导的rsmY/Z转录，从而释放RNA结合蛋白RsmA，显著上调Ⅲ型分泌系统（T3SS）关键转录因子ExsA。CDA浓度反过来精细调节DspII-DspI互作强度：低浓度增强结合，加速CDA合成与生物膜分散；高浓度削弱结合，抑制T3SS过度表达，实现能量节约。该“自反馈-双功能”回路首次揭示细菌用同一套蛋白同时控制“逃离生物膜”与“武装侵袭”两大决策，论文2026年1月在线发表于《Nature Communications》。
关键技术概览：
系统基因敲除与双基因缺失互补验证功能冗余
LC-MS定量CDA及c-di-GMP
细菌双杂交、Pull-down解析DspII-DspI蛋白互作
EMSA定位复合体与rsmZ启动子结合位点
启动子-荧光/β-半乳糖苷酶报告评估转录活性
TEM观测鞭毛长度
A549细胞毒性与大蜡螟急性感染模型评估毒力
结果分述：
DspII与DspI共转录且功能特异
RT-PCR显示PA0743-PA0747为同一操纵子；仅ΔPA0744与ΔdspI显著增加生物膜并削弱运动，其余相邻基因缺失无表型，提示两者特异介导慢性-急性转换。
DspII与DspI互依赖合成CDA
单独表达任一组分均无法恢复CDA产生；仅双组分同时存在方可重建CDA、生物膜解聚与运动能力。酶活位点突变（DspII E143A、DspI E126A/E146A）均导致功能丧失，证实催化依赖性。
CDA通过c-di-GMP/FleQ轴反向调控Psl与鞭毛
CDA缺失株c-di-GMP显著升高，RbdA磷酸二酯酶表达下调；过表达RbdA或外源PDE可恢复运动与分散。FleQ为关键效应子，其缺失可阻断CDA对psl启动子的抑制，证明CDA→RbdA↓c-di-GMP→FleQ→Psl↓/flagella↑的线性通路。
DspII-DspI以非酶方式协同激活T3SS
ΔdspII/ΔdspI中T3SS基因（exsA、exoS等）表达显著下调，细胞毒性及大蜡螟致死率降低；而酶失活突变体仍能部分恢复T3SS，提示蛋白本身具有转录调控功能。进一步发现复合体通过直接结合rsmZ启动子（5'-TTAAGTAACTTATTGAAATTA-3'）并与GacA蛋白互作，拮抗GacA介导的rsmY/Z转录，解除RsmA对exsC-EBA mRNA的翻译抑制，从而提升ExsA水平。
CDA浓度微调DspII-DspI互作与DNA结合
Pull-down显示≤10 μM CDA增强DspII-DspI结合，>10 μM则削弱；EMSA证实高CDA降低复合体对rsmZ启动子亲和力，解释为何高信号抑制T3SS表达，形成“分散但不过度武装”的节能策略。
结论与讨论：
该研究首次描绘“一个复合体、两种功能、三条通路”的整合模型：DspII-DspI既是CDA合成酶，又是GacA-sRNA转录阻遏物；通过同一套蛋白完成生物膜解聚、运动恢复及T3SS高表达，实现慢性-急性毒力精准跳转。CDA作为自反馈信号，实时调节复合体组装与DNA结合，避免能量浪费。该发现为干预铜绿假单胞菌感染提供“双锁”策略：既可靶向酶活阻断CDA合成，亦可干扰蛋白互作锁死毒力开关，为新型抗毒力药物设计奠定理论基础。
