需要萌发氨基酸的分解代谢来防止枯草芽孢杆菌芽孢的过早萌发

　　枯草芽孢杆菌的芽孢响应于芽孢内膜中的受体识别的特定萌发信号而萌发。萌发剂向休眠芽孢发出信号，表明环境可以支持营养生长，因此许多萌发剂，例如丙氨酸，也是必需的代谢物。因此，它们也需要用于构建芽孢。这篇文章表明，如果这些萌发剂在芽孢形成的后期仍然存在，会导致过早萌发，但枯草芽孢杆菌的代谢配置可以防止这种情况：丙氨酸被分解代谢并从野生型培养物中清除。丙氨酸在不能分解代谢这些氨基酸的突变体的废培养基中积累，并且过早萌发现象普遍存在。如果对丙氨酸作出反应的萌发受体被消除，或者共培养物中也存在能够分解代谢和清除丙氨酸的野生型菌株，则不会发生过早萌发。研究结果表明，芽孢形成细菌必须将任何也可以发挥萌发作用的代谢物的浓度微调到足够高的水平，以允许芽孢继续发育，但又不能高到促进过早萌发。这些结果表明，萌发选择和代谢紧密相连，并表明萌发受体与芽孢形成细菌的分解代谢优先级同步进化。

　　如图1所示，在野生型菌株中，芽孢数量保持稳定，而L-丙氨酸代谢缺陷型菌株的芽孢数量明显下降。从相差显微镜的结果可以看出，芽孢呈现出暗相，证明芽孢萌发。通过实时相差显微镜的观察可以看出，芽孢存在由亮相转化为暗相的一个过程。

　　图1 L-丙氨酸代谢缺陷型菌株过早萌发

　　如图2所示，当敲除萌发受体时，芽孢数量不再下降。说明芽孢数量下降是由于芽孢过早萌发而导致的。

　　图2 萌发受体GerA响应过早萌发

　　如图3所示，将野生型菌株及L-丙氨酸代谢缺陷型菌株放在一起，显示芽孢不会过早萌发，因为野生型菌株能够代谢培养基中的L-丙氨酸。而没有与L-丙氨酸共同培养的菌株会转化为暗相，因为培养基中残留的L-丙氨酸会刺激芽孢萌发。

　　图3 L-丙氨酸促进过早萌发

　　如图4所示，为了确定Ala的缺失只影响芽孢的萌发，而不影响芽孢的形成。构建了一个工程化的芽孢，在芽孢形成阶段仍然保留Ala，但萌发阶段Ala会被降解。研究结果证明，芽孢形成阶段的的Ala对于芽孢萌发十分重要。

　　图4 Ala不影响芽孢形成过程

　　参考文献：10.1128/mbio.00562-24