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文献信息：Li, C., Wei, Z., He, X., He, H., Liu, Y., Zuo, Y. et al. OxyR-regulated T6SS functions in coordination with siderophore to resist oxidative stress[J]. Microbiology Spectrum. 2024, 12: e03231-03223.
摘要
活性氧（reactive oxygen species，ROS）的生成会破坏细胞内的脂质、蛋白质和DNA等大分子，导致细菌死亡。为了应对这种情况，微生物已经进化出各种复杂的机制，包括抗氧化酶、铁载体和VI型分泌系统（type VI secretion system，T6SS）。然而，Cupriavidus pinatubonensis应对氧化应激的机制尚不清楚。在本研究中，我们确定了C. pinatubonensis中的Reut_A2805是OxyR的同源物，它通过直接结合到T6SS1操纵子启动子区域来正向调控T6SS1的表达。研究表明，OxyR调控的T6SS1通过向细菌细胞导入铁来对抗氧化应激。此外，T6SS1介导的外膜囊泡依赖性铁获取途径在氧化应激抵抗过程中发挥了关键作用。最后，本研究表明，在缺铁条件下，C. pinatubonensis中的T6SS1和铁载体系统在抵抗氧化应激方面表现出不同的反应，这为全面理解细菌铁获取系统在不同条件下的功能提供了依据。氧环境对多数生物构成挑战，因其生成的活性氧（ROS）能破坏金属酶的结构和活性以及DNA的完整性，导致细菌死亡或抑菌。为了在这种不利条件下生存，细菌发展了精巧的适应策略来防御自己。细菌通过转录因子如OxyR和SoxRS感应和应对氧化应激。这些转录因子协调特定的ROS耐受机制，包括抗氧化酶和小分子量抗氧化剂的合成，以消除ROS的不利影响并维持氧化还原平衡。
T6SS是一种广泛分布的跨膜纳米机器，类似于倒置的收缩性噬菌体尾部，功能是将效应蛋白注射到细胞外或邻近细胞中。最初，T6SS被认为通过对抗原核细胞和真核细胞的效应蛋白活性，在微生物-微生物和微生物-宿主相互作用中提供细菌生存优势。T6SS还涉及病原菌的氧化应激反应，从而提高其生存能力。
此外，T6SS在金属离子摄取中起重要作用，支持在金属受限环境中的生存，并且还参与抵抗其他应激，帮助细胞在多种不利环境条件下生存。T6SS还通过依赖Pseudomonas quinolonesignal（PQS）或脂多糖（LPS）的方式参与细菌外膜囊泡的招募，从而促进铁的获取、细菌间竞争和氧化应激抵抗。在Burkholderia thailandensis中，OxyR和Zur调节T6SS4，从而参与氧化应激反应。在Yersinia pseudotuberculosis中，RpoS、OmpR、OxyR、ZntR、RelA和HpaR激活T6SS4的表达以抵抗氧化和营养应激。在Pseudomonas aeruginosa中，H3-T6SS受到RpoS的正调控，从而通过饥饿细胞的DNA结合蛋白（DPS）依赖方式对抗氧化应激。在Cupriavidus pinatubonensis中，Fur调控的T6SS1在OMVs帮助下在铁获取中发挥重要作用，从而促进氧化应激抵抗。然而，C. pinatubonensis感应和应对氧化应激的机制尚不清楚。我们在C. pinatubonensis中发现了一个OxyR同源物Reut_A2805，它通过直接结合其操作子启动子区域正向调控T6SS1的表达。进一步研究表明，OxyR调控的T6SS1在低铁环境中促进铁的获取，从而消除氧化应激引起的羟基自由基，这一过程中T6SS1介导的OMV依赖铁获取途径至关重要。此外，T6SS1介导的OMV依赖和cupriabactin介导的铁载体铁获取系统受氧化应激和铁浓度的不同调控。我们的研究揭示了T6SS1和cupriabactin在低铁条件下协调对抗氧化应激的作用，为C. pinatubonensis中这两种铁获取系统的功能提供了新见解。文中图表：
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