中國科學(xué)院南海海洋研究所王曉雪研究員團(tuán)隊(duì)，2025年9月20日在微生物領(lǐng)域國際權(quán)威期刊FEMS Microbiology Reviews發(fā)表題為“Post-translational Modifications of the Nucleoid Protein H-NS: Sites,Mechanisms,and Regulatory Cues”的綜述論文。該研究系統(tǒng)梳理細(xì)菌類組蛋白H-NS的多種翻譯后修飾模式，提出這些修飾模式構(gòu)成“細(xì)菌類組蛋白密碼”，揭示H-NS通過翻譯后修飾驅(qū)動(dòng)細(xì)菌基因組進(jìn)化的精密機(jī)制，為理解細(xì)菌環(huán)境適應(yīng)、致病機(jī)制及開發(fā)新型抗菌策略提供重要理論支撐。博士后劉亞博為第一作者，研究員王曉雪為通訊作者。
基因組壓縮與動(dòng)態(tài)調(diào)控是生命體共通的核心科學(xué)問題。細(xì)菌缺乏真核生物核小體結(jié)構(gòu)，主要依賴H-NS等核結(jié)合蛋白實(shí)現(xiàn)基因組的壓縮與調(diào)控功能。H-NS可沉默原噬菌體、毒力島等外來基因元件，維持基因組穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)細(xì)菌又能在特定環(huán)境下解除H-NS的沉默并激活外源基因表達(dá)，這一過程是細(xì)菌環(huán)境適應(yīng)的關(guān)鍵過程。但細(xì)菌宿主如何感應(yīng)外界環(huán)境變化，通過H-NS實(shí)現(xiàn)對(duì)外來基因元件的精準(zhǔn)調(diào)控是領(lǐng)域內(nèi)備受關(guān)注的科學(xué)問題。
研究整合大腸桿菌、銅綠假單胞菌、希瓦氏菌和殺魚愛德華氏菌等多物種證據(jù)，闡釋H-NS通過其N端寡聚化域、中間柔性連接區(qū)和C端DNA結(jié)合域發(fā)生多種翻譯后修飾調(diào)控其沉默功能：N端修飾調(diào)整H-NS聚合狀態(tài)，掌控基因沉默開關(guān)；中間區(qū)修飾重塑電荷分布；C端修飾直接改變其對(duì)高AT含量DNA的結(jié)合能力（圖1）。
翻譯后修飾是拮抗H-NS沉默的關(guān)鍵機(jī)制，與已知的抗沉默蛋白、小分子代謝物及蛋白酶解等途徑協(xié)同作用，通過感知環(huán)境信號(hào)、傳導(dǎo)調(diào)控指令，最終實(shí)現(xiàn)表型輸出，助力細(xì)菌利用外源基因增強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性。尤為重要的是，研究進(jìn)一步提出，外源基因常編碼修飾酶或抗沉默蛋白，在激活條件下解除H-NS介導(dǎo)的基因沉默。這一由外來元件參與的主動(dòng)“轉(zhuǎn)錄解抑制”過程充分呈現(xiàn)了細(xì)菌與外來基因元件間的競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)作關(guān)系，是系統(tǒng)認(rèn)識(shí)微生物中水平基因轉(zhuǎn)移的重要視角。
本研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專項(xiàng)、中國博士后科學(xué)基金及ONCE等項(xiàng)目的資助。
相關(guān)論文信息：Yabo Liu,Xiaoxue Wang*. Post-translational modifications of the nucleoid protein H-NS: sites,mechanisms,and regulatory cues.?2025,FEMS Microbiology Reviews,fuaf045.?
論文鏈接：https://doi.org/10.1093/femsre/fuaf045
圖1?H-NS沉默外源基因表達(dá)與翻譯后修飾介導(dǎo)抗沉默機(jī)制
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