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摘译：吕鹭芹
审校：尹丹丹
高毒力肺炎克雷伯菌（Hypervirulent Klebsiella pneumoniae, HvKP）可在健康人体中引起严重感染，导致社区获得性肺炎、肝脓肿、脑膜炎、脓毒症等，病情发展迅速、传播快、病死率高。这种新型超级细菌的致病机制不明，缺乏明确的蛋白质毒力因子，研究发现其关键致病因子是细菌表面的高黏性荚膜多糖，能帮助该菌逃逸宿主免疫系统的识别与清除，实现多组织器官的入侵并在其中复制。因此，了解荚膜多糖的合成如何调控，以及高黏性如何产生，是揭示高毒力肺炎克雷伯菌致病机理的关键。
中国科学院上海免疫与感染研究所晁彦杰研究组聚焦于高毒力高耐药超级细菌的致病机制，利用自主研发的微生物活细胞RNA-RNA互作组研究技术（Intracellular RNA interaction by ligation and sequencing,iRIL-seq），揭示了高毒力肺炎克雷伯菌的非编码RNA调控网络图谱，发现了多个非编码小RNA（Small noncoding RNA,sRNA）调控荚膜多糖合成相关基因表达与荚膜黏性的直接证据，该成果发表于《Nature Communications》。
非编码小RNA是原核病原微生物中数量最多的一类转录后调控因子，通过与靶标mRNA进行直接互作配对，调节靶标mRNA的翻译或降解过程，在细菌毒力、抗生素耐药、营养代谢、压力应激、生物膜合成、群体感应等许多生物学过程中发挥重要的作用。
实验发现，主要的RNA伴侣Hfq及其关联的小RNA能够抑制HvKP的高黏性。通过iRIL-seq分析，研究揭示了83个与Hfq相关的小RNA和约650个mRNA之间的相互作用，显示出一个庞大的Hfq调控网络(图1）。这些相互作用包括与荚膜生产相关的基因，如MlaA和fbp的调控，这些基因在调控HvKP的高黏性中起着至关重要的作用。
图1. iRIL-seq绘制了高致病性肺炎克雷伯菌中RNA-RNA相互作用的全局图
基于以上数据，研究人员筛选测试了20多个非编码小RNA，发现ArcZ对荚膜黏性具有最强烈的抑制作用，能够显著抑制高毒力肺炎克雷伯菌感染小鼠致病。ArcZ的抑制作用高度保守，不受菌株基因型与荚膜型的影响，在高毒力且高耐药临床菌株中仍有显著效果（图2），表明ArcZ是一种具有临床治疗潜力的强效RNA抑制剂。
图2.ArcZ sRNA是多种HMV相关基因的保守调节因子
研究进一步发现了激活ArcZ转录表达的碳源代谢信号与相关转录因子CRP；鉴定了ArcZ调控的下游靶标基因mlaA和fbp，分别编码了外膜磷脂转运蛋白MlaA和果糖磷酸酶Fbp，证明ArcZ利用RNA-RNA碱基互作机制在转录后水平抑制MlaA与fbp mRNA的翻译表达，揭示了一个全新的CRP-ArcZ-MlaA高黏性荚膜调控通路（图3）。
外膜磷脂转运蛋白MlaA不直接参与荚膜多糖的合成，该研究通过对mlaA基因进行敲除、基因组回补、蛋白关键位点突变等分析发现，MlaA蛋白及其介导的磷脂转运活性对荚膜高黏性和致病性至关重要，且是尚未被报道的新型毒力因子（图4）。缺失mlaA不仅导致高毒力肺炎克雷伯菌荚膜黏性降低，而且造成细菌毒力下降，丧失感染小鼠的能力。
图4.ArcZ和MlaA在小鼠克雷伯氏菌毒力中起关键作用
参考文献：
Wu K,Nat Commun. 2024;15(1):6946.
点评
这项研究不仅阐明了HvKP致病的新机制，还发现了具有潜在治疗价值的非编码RNA分子。ArcZ作为一种强效RNA抑制剂，其在多种HvKP临床分离株中均显示出显著的抑制效果，为开发新型抗感染药物和超级细菌疫苗提供了新思路。
