Sci Adv | 南京农业大学钱国良等团队发现T4SS不只会杀细菌，还能打真菌

在营养有限的环境中，细菌与真菌之间的跨界竞争驱动微生物群落动态，然而使细菌在细菌-真菌相互作用中占据优势的分子机制仍未被充分表征 。

近日，南京农业大学钱国良独立通讯在Science Advances在线发表题为“A bacterial-killing type IV secretion system as a hidden antifungal device”的研究论文。该研究通过证明产酶溶杆菌中的一种特化杀菌型T4SS（T4SSBK）作为通用的跨界抗真菌武器，揭示了细菌IV型分泌系统（T4SS）的一个范式转变作用。

结合遗传学、生物化学和生物信息学方法，作者显示T4SSBK通过递送一种保守的脱氧核糖核酸酶效应物LtdD，介导对系统发育多样真菌——包括单细胞酵母和丝状物种——的直接接触依赖性抑制。结构表征揭示LtdD同源物在携带T4SSBK的细菌谱系中进化保守，提示这种抗真菌策略的广泛生态部署。这些发现推翻了T4SSBK作为抗菌装置的经典教条，并将其确立为一种能够进行跨界干扰的多功能微生物战斗系统。通过阐明一种靶向DNA的真菌生长抑制机制，作者的工作不仅重新定义了T4SSBK 在微生物战争中的生态作用，还为工程化基于DNA的抗真菌疗法提供了分子蓝图。

细菌-真菌相互作用（BFIs）在塑造微生物生态系统中至关重要，尤其影响养分循环、疾病动态和整体生态系统稳定性。在这些相互作用中，拮抗作用表现为细菌通过抑制真菌生长来竞争有限资源。 历史上，这种抑制被归因于可扩散的化学化合物，包括胞外信号分子和次级代谢产物。例如，铜绿假单胞菌产生的群体感应信号高丝氨酸内酯通过影响腺苷3′,5′-单磷酸（cAMP）信号来阻断白色念珠菌的菌丝发育。芽孢杆菌分泌的脂肽等次级代谢产物破坏真菌膜，而假单胞菌的吩嗪类通过诱导真菌中羟基自由基的产生使跨界相互作用复杂化。这些发现推动了寻找先前未知的抗真菌剂，这对于对抗对现有农用化学品和医用抗真菌剂耐药的病原真菌至关重要。

除化学战外，物理相互作用——如直接接触、生物膜形成和分泌系统介导的攻击——在BFIs中发挥同等重要的作用。 VI型分泌系统（T6SS）——一种接触依赖性抗菌机制——最近作为一种抗真菌装置出现。尽管T6SS通常介导细菌间竞争，但研究表明其能够递送效应物，抑制真菌DNA积累并破坏代谢通路或质膜，从而独立于可扩散抗真菌代谢产物抑制真菌生长。然而，许多细菌中缺乏T6SS，提出了一个关键问题：哪些替代性细菌蛋白分泌系统能够实现广谱抗真菌竞争？

IV型分泌系统（T4SS）——一种存在于许多细菌中的多功能分子转运器——代表了一个有前景的候选者。 T4SS传统上以其在水平基因转移（如根癌农杆菌T4SS将致瘤DNA转移至植物）或效应物递送至宿主细胞（如嗜肺军团菌T4SS操纵巨噬细胞）中的作用而闻名。尽管已有报道称几种细菌T4SS效应物（T4Es）在人工表达于酵母中时可抑制真菌生长，但细菌T4SS介导真菌抑制的实验证据尚未被报道。

图1. 一个工作模型表明T4SSbk介导的L.酶基因跨界真菌抑制（摘自Science Advances ）

T4SS的一个特化亚群，称为广泛存在的杀菌型T4SS（T4SS BK ），最初在柑橘黄单胞菌和嗜麦芽窄食单胞菌等病原体中被鉴定，作为接触依赖性抗菌机制。 T4SS BK 系统递送含有XVIPCD结构域（黄单胞菌VirD4相互作用蛋白保守结构域）的效应物以裂解竞争细菌，从而帮助病原体在感染期间操纵微生物组。 这些效应物的转位需要其与T4SS BK 特异性腺苷三磷酸酶（ATP酶）VirD4相互作用。基因组调查揭示T4SS BK 存在于有益细菌中，如植物有益菌产酶溶杆菌，其利用该系统进行种间细菌竞争，同时产生称为热稳定抗真菌因子（HSAF或宁荣霉素）的抗真菌抗生素。尽管HSAF可在体外抑制多种丝状真菌和酵母样真菌白色念珠菌，但据报道酿酒酵母对HSAF不敏感。尽管T4SS^BK具有潜在的生态多功能性，但该系统一直被仅视为一种抗菌工具——这一已确立的范式值得重新审视。

在此，使用产酶溶杆菌作为模型， 作者 报道了T4SS BK 在真菌抑制中前所未有的作用。 作者 鉴定了一种T4E——LtdD（产酶溶杆菌T4E潜在触发DNA消化），其降解真菌DNA，并在T4SS BK 谱系中在结构和功能上保守。这项工作将T4SS BK 重新定义为一种先前未被鉴定的跨界武器层面，为对抗抗真菌耐药性提供了替代策略 。

参考消息：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeg3743

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