ISME重磅 | 氨的生產—抗生素之外鏈黴菌的另一種抗菌策略

2021-02-13 微生態

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推薦:江舜堯

編譯:Frank

編輯:小菌菌

荷蘭萊頓大學生物研究所與荷蘭生態研究所微生物生態學系Gilles P. van Wezel等人於2019年11月7日在The ISME Journal發表題目為《Production of ammonia as a low-cost and long-distance antibiotic strategy by Streptomyces species》的文章,該文章是首次報導大量土壤細菌(如鏈黴菌)通過空氣傳播產生的氨以主動殺死其他細菌。

土壤中的鏈黴菌是自然界的藥物製造者,目前一半以上的已知抗生素和許多其他具有生物活性的天然產物都由其生產。但是,這些細菌還會產生許多揮發性物質,這些分子會散布在土壤基質中,並可能遠距離影響其他(微)生物。本研究表明土壤和土表生長的鏈黴菌具有通過空氣傳播抗菌劑,從而遠距離殺死細菌的能力。鏈黴菌可以產生大量揮發性氨,通過將其分散在很遠的距離內來抑制革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的生長。甘氨酸是產生氨的前體,而甘氨酸裂解系統的失活使氨的生物合成失效,並伴隨著空氣傳播的抗生作用。大腸桿菌細胞利用降低孔蛋白主調控因子OmpR及其同源激酶EnvZ的表達,以在氨介導的抗菌作用中生存。最後,氨被證明可以增強經典抗生素的活性,這表明鏈黴菌採取了遠距離對敏感性競爭者產生抗生作用這一低成本策略。

文中重要圖片說明

圖1 | 鏈黴菌釋放的VCs的生物活性和代謝組學分析。

 

圖2 | 由於氨的高產量造成pH的升高。

 

圖3 |生物活性是由氨引起的。

 

圖4 | 生物活性是由氨以甘氨酸裂解依賴性方式引起的。

 

圖5 | 土壤中灰色鏈黴菌產生的揮發性氨對枯草芽孢桿菌的遠距離抑制。

 

圖6 | 大腸桿菌ompR-envZ啟動子中的插入序列決定了對氨的抗性。

 

圖7 | 鏈黴菌產生的揮發性化合物和可溶性抗生素之間的協同作用。

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