顶刊解读｜蛋白质组学揭示：(p)ppGpp如何以“跷跷板”模式平衡大肠杆菌的生长与胁迫响应

各位科研小伙伴们，大家好！今天给大家分享一篇来自华中师范大学团队近期发表在权威期刊上的重磅研究。这篇题为 《Integrated control of bacterial growth and stress response by (p)ppGpp in Escherichia coli: A seesaw fashion》 的文章，用精妙的蛋白质组学技术，为我们揭示了大肠杆菌在营养匮乏和多重胁迫环境下，如何像“跷跷板”一样平衡生长与生存的核心调控机制。

文章亮点速览

       1. 核心分子：(p)ppGpp 是关键！它是一种全局性的信号分子。

       2. 核心发现：适度的 (p)ppGpp 水平上升，会像踩下“刹车”一样降低细菌的生长速度，但与此同时，却像穿上“盔甲”一样大幅增强细菌对各种胁迫（高渗、酸、氧化、抗生素等）的耐受性。

       3. “跷跷板”效应：这种权衡是通过全局性的蛋白质组资源再分配实现的。细菌将制造核糖体（用于生长）的资源，转移到了合成胁迫响应蛋白（用于生存）上。

      4. 新机制：这种胁迫响应的激活，在很大程度上不依赖于传统的胁迫应答核心因子 RpoS，揭示了一条全新的、独立的调控通路。

      5. 环境适应：(p)ppGpp 还能激活丙氨酸和精氨酸的分解代谢，帮助细菌更快适应营养条件剧变。

研究流程：

这项研究的实验设计逻辑清晰，层层递进，值得科研人员参考

·  第一步：营养条件对比：分析大肠杆菌在富营养培养基（葡萄糖 + 酪蛋白氨基酸）和基本培养基（仅葡萄糖）中的蛋白质组分配差异，发现营养匮乏时核糖体合成下降，氨基酸合成和转运系统上调；

·  第二步：(p) ppGpp 过量表达：通过诱导 RelA * 蛋白（ constitutive 活性的 (p) ppGpp 合成酶），构建不同 (p) ppGpp 水平的菌株，观察生长速率和蛋白质组变化；

·  第三步：应激耐受性验证：将菌株暴露于高渗透压、酸性、氧化应激及抗生素环境，检测存活率变化；

·  第四步：RpoS 依赖性验证：对比野生型和 rpoS 缺失菌株的应激响应差异，明确 (p) ppGpp 的独立调控作用；

·  第五步：营养转换实验：模拟自然环境中营养波动，验证 (p) ppGpp 对细菌适应营养变化的促进作用。

在以上研究过程中，充分利用蛋白质组学的科研优势，在样品制备阶段，细菌细胞破碎后提取的蛋白样品，需要经过酶解、浓缩、除盐等预处理，才能满足后续质谱分析的要求。文中使用的是吉艾姆CV

600冷冻型真空离心浓缩仪，将洗涤后的沉淀放入其中，在低温真空环境下快速干燥，去除残留水分和挥发性杂质。

吉艾姆CV600冷冻型真空离心浓缩仪优势

总结：

这篇研究不仅揭示了细菌应对环境变化的分子策略，为抗菌药物研发提供了新的靶点（如调控 (p) ppGpp 通路增强抗生素敏感性），也让我们看到了实验设备与科研创新的紧密关联。

如果你的实验中也涉及样品浓缩、干燥等环节，不妨试试 吉艾姆CV600冷冻型真空离心浓缩仪，让它成为你的实验 “神队友”，助力科研更高效、数据更精准！

参考文献：Zhu, M., Mu, H., & Dai, X. (2024). Integrated control of bacterial growth and stress response by (p)ppGpp in Escherichia coli: A seesaw fashion. iScience.