8月13日，中國科學(xué)院上海免疫與感染研究所晁彥杰研究組在《自然-通訊》（Nature Communications）上發(fā)表了題為RNA interactome of hypervirulent Klebsiella pneumoniae?reveals a small RNA inhibitor of capsular mucoviscosity and virulence的研究論文。該研究聚焦于高毒力高耐藥超級細(xì)菌的致病機(jī)制，利用自主研發(fā)的微生物活細(xì)胞RNA-RNA互作組研究技術(shù)，揭示了高毒力肺炎克雷伯菌的非編碼RNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖譜，發(fā)現(xiàn)了非編碼小RNA通過靶向一個(gè)新型毒力因子從而有效抑制超級細(xì)菌感染與疾病發(fā)生。

高毒力肺炎克雷伯菌可在健康人體中引起嚴(yán)重感染，導(dǎo)致肺炎、肝膿腫、腦膜炎、膿毒癥等疾病。這種新型超級肺炎細(xì)菌致病機(jī)制不明，并缺乏明確的蛋白質(zhì)毒力因子。研究發(fā)現(xiàn)，高毒力肺炎克雷伯菌的關(guān)鍵致病因子是細(xì)菌表面的高黏性莢膜多糖。高黏性莢膜多糖幫助該菌逃逸宿主免疫系統(tǒng)的識別與清除，實(shí)現(xiàn)多組織器官的入侵與復(fù)制。因此，研究莢膜多糖如何調(diào)控以及高黏性如何產(chǎn)生，是闡明高毒力肺炎克雷伯菌致病機(jī)理的關(guān)鍵。非編碼小RNA是原核病原微生物中數(shù)量最多的一類轉(zhuǎn)錄后調(diào)控因子，通過與靶標(biāo)mRNA進(jìn)行直接互作配對，調(diào)節(jié)靶標(biāo)mRNA的翻譯或降解過程，在細(xì)菌毒力、抗生素耐藥、營養(yǎng)代謝、壓力應(yīng)激、生物膜合成、群體感應(yīng)等生物學(xué)過程中發(fā)揮重要作用。

該研究利用一項(xiàng)近期自主開發(fā)的微生物活細(xì)胞RNA-RNA互作組學(xué)研究技術(shù)，建立了高毒力肺炎克雷伯菌的RNA-RNA互作網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)了多個(gè)非編碼小RNA調(diào)控莢膜多糖合成相關(guān)基因表達(dá)與莢膜黏性的直接證據(jù)。

該研究基于RNA-RNA互作組數(shù)據(jù)，通過篩選測試20多個(gè)非編碼小RNA發(fā)現(xiàn)，ArcZ對莢膜黏性具有最強(qiáng)烈的抑制作用，能夠抑制高毒力肺炎克雷伯菌感染小鼠致病。研究顯示，ArcZ的抑制作用高度保守，不受菌株基因型與莢膜型的影響，在高毒力且高耐藥臨床菌株中有顯著效果。這表明ArcZ是具有臨床治療潛力的強(qiáng)效RNA抑制劑。進(jìn)一步，研究發(fā)現(xiàn)了激活A(yù)rcZ轉(zhuǎn)錄表達(dá)的碳源代謝信號與相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子CRP，鑒定了ArcZ調(diào)控的下游靶標(biāo)基因mlaA和fbp分別編碼外膜磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白MlaA和果糖磷酸酶Fbp，證明了ArcZ利用RNA-RNA堿基互作機(jī)制在轉(zhuǎn)錄后水平抑制mlaA與fbp?mRNA的翻譯表達(dá)，并揭示了全新的CRP-ArcZ-MlaA高黏性莢膜調(diào)控通路。

外膜磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白MlaA不直接參與莢膜多糖的合成，而該研究進(jìn)一步闡明了MlaA調(diào)控高黏性的分子機(jī)制。研究通過對mlaA基因進(jìn)行敲除、基因組回補(bǔ)、蛋白關(guān)鍵位點(diǎn)突變等分析發(fā)現(xiàn)，MlaA蛋白及其介導(dǎo)的磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)活性對莢膜高黏性和致病性至關(guān)重要，且是尚未被報(bào)道的新型毒力因子。缺失MlaA不僅導(dǎo)致高毒力肺炎克雷伯菌莢膜黏性降低，而且造成細(xì)菌毒力下降，喪失感染小鼠的能力。

該研究揭示了高毒力超級細(xì)菌感染致病的新型毒力機(jī)制，發(fā)現(xiàn)了靶向抑制該毒力機(jī)制的非編碼RNA分子，為開發(fā)新型抗感染藥物和超級細(xì)菌疫苗提供了新的思路與方向。

研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）的支持。

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高毒力肺炎克雷伯菌非編碼小RNA ArcZ抑制毒力莢膜黏性的分子機(jī)制