mLife | LipR——苏云金芽胞杆菌在葡萄糖环境中调控胞内pH值的转录因子

南开大学生命科学学院蔡峻教授团队的文章“LipR functions as an intracellular pH regulator in Bacillus thuringiensis under glucose conditions”于2023年2月11日在mLife 正式上线。该研究团队基于苏云金芽胞杆菌的耐葡萄糖特性，开展了筛选负责耐糖的关键调控因子及解析其工作机制的研究，发现LacI家族的转录因子LipR介导了苏云金芽胞杆菌的耐葡萄糖特性。

生长环境和营养条件的改变会造成细菌胞内pH值的波动，影响细菌的各项生理过程，为此细菌已经进化出维持胞内pH值的能力。葡萄糖是大多数异养生物的首选碳源，但过量的葡萄糖会使细胞内酸性代谢物积累，导致胞内pH值下降，从而抑制细菌生长。苏云金芽胞杆菌能够很好地应对葡萄糖压力，但其背后的调控机制目前知之甚少。

该研究以苏云金芽胞杆菌BMB171为研究对象，发现LacI家族转录因子LipR的缺失会导致该菌在富含葡萄糖的培养基中生长缓慢。研究发现，基因lipR的缺失导致突变株ΔlipR在葡萄糖环境中的胞内pH值迅速下降（pH值约5.4，而出发菌株BMB171约6.5），从而造成该菌生长停滞（图1）。

图1 在富含葡萄糖的培养基中突变株ΔlipR胞内pH下降，且生长缓慢

图2 LipR的直接靶标和结合基序的鉴定

图3 Ni²⁺是LipR的亲和配体

该研究揭示了苏云金芽胞杆菌耐葡萄糖的机制，为后续筛选和改造耐葡萄糖的工业菌株提供了理论基础。

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