精氨酸去磷酸化促进细菌芽孢萌发

细菌芽孢可休眠数年，一旦获得营养物质，它们就会在几分钟内具有非凡的萌发能力。然而，如何实现这种即时唤醒仍然难以捉摸。利用枯草芽孢杆菌作为模型，作者表明YwlE精氨酸（Arg）磷酸酶对芽孢萌发至关重要。休眠芽孢的A​​rg磷酸化蛋白质组发现了一组独特的Arg磷酸化蛋白，这些蛋白参与了关键的生物学功能，包括翻译和转录。因此，证明在萌发过程中，YwlE使核糖体相关伴侣Tig上的Arg位点去磷酸化，使其与核糖体结合，从而重新建立翻译。此外，表明，由YwlE介导的管家σ因子A（SigA）的Arg去磷酸化通过激活转录机制促进了萌发。随后，作者揭示了转录在萌发开始时重新启动，并且其重新开始先于翻译。因此，Arg去磷酸化引发了芽孢分子恢复的最关键阶段，使这种不寻常的翻译后修饰成为细菌发育过程的主要调节剂。

如图1A所示，通过转座子随机插入突变，挖掘关键调节因子YwlE能够调节芽孢萌发。YwlE的突变导致芽孢萌发出现障碍，因此芽孢在相差显微镜下保持亮相。YwlE是精氨酸磷酸酶，因此认为精氨酸去磷酸化在芽孢萌发过程中发挥重要作用。McsB是精氨酸磷酸激酶，因此认为其在芽孢萌发过程中发挥相反的作用。如图1B所示，McsB的突变导致芽孢过早萌发，证明了精氨酸去磷酸化对芽孢萌发十分重要。

图1 精氨酸去磷酸化调控芽孢萌发

如图2A及2B所示，通过磷酸化蛋白质组学鉴定出翻译调节因子Tig参与芽孢萌发过程。Tig的突变影响芽孢萌发。如图2C及2D所示，Tig的突变影响蛋白质的合成，证明芽孢萌发过程中需要蛋白质的合成。

图2 YwlE介导的Tig去磷酸化在芽孢萌发过程中发挥重要作用

如图3所示，磷酸化蛋白质组学还鉴定管家σ因子A（SigA）可能是YwlE的下游靶标。通过磷酸化突变证实SigA参与芽孢萌发过程的调控。

图3 YwlE介导的SigA去磷酸化在芽孢萌发过程发挥重要作用

如图4所示，在芽孢萌发过程中，转录本迅速产生，当sigA进行磷酸化突变时，不能合成新的转录本，证明SigA介导的转录在芽孢萌发过程中发挥重要作用。并且SigA因子可以控制翻译调节因子RpmE及Tig的转录。

图4 SigA激活芽孢萌发过程中的转录

参考文献：10.1073/pnas.1817742116