单增李斯特菌的氧化应激生存策略揭秘:转录组学揭示耐药机制与适应性响应
单增李斯特菌的氧化应激生存策略揭秘:转录组学揭示耐药机制与适应性响应
单增李斯特菌(Listeria monocytogenes)是一种广泛存在于自然环境和食品加工环节中的食源性病原体,以其极强的环境适应能力和耐药性著称。近年来,随着化学氧化剂在食品工业中的广泛应用,该菌对多种消毒剂的适应性耐受机制成为研究热点。Rajalingam和Van Haute于2025年发表的综述文章,系统比较了多项转录组学研究,揭示了单增李斯特菌在应对不同氧化剂时的基因表达变化及其分子机制。
氧化剂类型及其作用机制
该综述聚焦于四种常见氧化剂,分别是二氧化氯、过氧化氢、臭氧、等离子体活化水。二氧化氯是光谱氧化剂,能够破坏细菌的细胞膜、核酸和蛋白质,引起DNA损伤和能量代谢紊乱;过氧化氢主要通过Fenton反应产生羟基自由基,攻击细胞壁、膜结构和DNA;臭氧能分解产生多种自由基、导致膜裂解和胞内物质泄露;等离子体活化水富含活性氧(ROS),能够通过氧化应激和膜渗透作用杀菌。
差异表达基因与关键通路
通过对比不同处理的转录组数据,该研究发现单增李斯特菌通过调控多个基因家族以应对氧化压力。在氧化应激响应方面,sodA(超氧化物歧化酶)在所有氧化剂处理中均上调,用于清除超氧自由基,ohrA和ohrR参与过氧化物解毒,在过氧化氢和二氧化氯处理中显著表达。RecA、UvrABC等DNA修复基因在过氧化氢和二氧化氯胁迫下激活,通过SOS响应机制维持基因组稳定性。应激过程中,糖酵解(gpmA、pgk)和磷酸戊糖途径(tkt、tal)基因表达变化显著,以提供NADPH和能量,甘油代谢(glpD、glpK)和丙酮酸羧化酶(pycA)参与碳流调整,支持细胞修复。多重耐药基因(qacC、ebrA)和锰转运蛋白(mntH)上调,增强消毒剂外排和金属离子稳态。此外,亚致死剂量消毒剂意外上调inIA(内化素)、agrB和luxS,可能增强生物膜形成和宿主侵袭能力。
图1 差异表达基因分布
抵消氧化剂胁迫的生存策略
单增李斯特菌通过多层次的适应性响应抵消氧化剂的影响。如激活SigB和CtsR调控的应激通路,快速表达分子伴侣(如Clp蛋白酶)和抗氧化酶;切换碳源利用模式(如乙醇胺和1,2-丙二醇),维持能量供应和氧化还原平衡;下调肽聚糖和壁酸合成基因(murE、dltA),减少消毒剂结合位点,降低膜通透性。还有通过SOS响应和突变积累促进遗传适应性,甚至获得交叉耐受性,导致持久性表型的产生。
研究局限与未来方向
当前研究存在处理条件(浓度、时间、温度)、菌株差异和转录组方法不一致等问题,限制了结果的可比性。未来需结合多组学(蛋白质组、代谢组)和时间序列分析,深入解析应激响应的动态过程,并为开发新型消毒策略提供依据。
单增李斯特菌通过复杂的转录重编程应对氧化胁迫,其机制涵盖氧化解毒、DNA修复、代谢调整和外排增强等多方面。理解这些机制有助于设计更高效的消毒方案,阻断病原体在食品链中的传播,保障食品安全。
参考文献:
[1] Rajalingam N, Van Haute S. Adaptive Tolerance of Listeria monocytogenes to Chemical Oxidants: Comparative Analysis of Transcriptomic Studies. Compr Rev Food Sci Food Saf. 2025 Sep;24(5):e70260. doi: 10.1111/1541-4337.70260. PMID: 40843964.
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