在致病性蜡样芽孢杆菌组物种中鉴定出独特的诱导丝状运动

　　细菌表面迁移是细菌适应性的一个重要方面，它使细胞能够感知并占据新的生态位，在表面快速易位，抵抗抗生素和其他有害环境，并改变毒力状态。已经确定了多种形式的表面迁移，并根据运动机制进行了分类，包括蜂拥、冲浪、滑行、抽搐和滑动。然而我们对表面运动的理解主要局限于在特定温度、营养、粘度和大气条件下培养的半软(<1.0%)琼脂上蜂拥的单个物种的研究。已知只有少数类型的细菌，如变形杆菌、弧菌和黄杆菌，在半软琼脂以外的表面上表现出表面运动：变形杆菌和弧菌可以在较硬(1.5-3.0%)的琼脂表面上聚集，而黄杆菌可以在润湿的玻璃表面上滑动。然而，能够支持细胞生长的生态位在水分含量、大气组成和营养成分方面高度复杂且多变，这种环境中的微生物还与其他微生物和代谢产物的复杂混合物相互作用，因此关于多物种群体的研究相对较少。

　　蜡样芽孢杆菌的表面迁移及毒力

　　芽孢杆菌属是一大类生态多样性的杆状孢子形成细菌，常见于土壤、水、食物、牛奶、空气、动物中，通常与人类分离。大多数芽孢杆菌属与疾病无关，一些菌种(例如枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌)被认为是潜在的益生菌。一些蜡样芽孢杆菌物种也被用作动物或人类的益生菌或食品添加剂;然而，一些蜡样芽孢杆菌也会编码毒素，导致食源性疾病如呕吐和腹泻。蜡样芽孢杆菌最常报道的是在半软琼脂上通过分化成超鞭毛和细长的蜂群细胞而蜂拥运动。蜡样芽孢杆菌产生毒力因子，如溶血素，并通过运动促进毒素进入新的感染部位而增加致病潜力。

　　新发现的B. mobilis的丝状运动及其生态意义

　　本研究分离出一种大气实验室环境污染菌，随后被鉴定为一种新菌株B. mobilis，它是蜡样芽孢杆菌(B. cereus s.l.)的成员，对HeLa和Caco-2细胞表现出显着的细胞毒性，并且在与无活性的空肠弯曲杆菌细胞、其他细菌生物质以及硬(高达5%)琼脂平板上的干燥牛奶和血液层直接接触时表现出强大的丝状运动。这种丝状表面运动在其他致病性蜡样芽孢杆菌的代表中是保守的。

　　对其他8种芽孢杆菌属的筛选表明，蜡样芽孢杆菌组物种的丝状运动在不同程度上是保守的。从吸附的牛奶和磷脂酰胆碱(PC)培养基中收集的丝状运动细胞与对照棒状细胞的RNA-Seq显示，与对照细胞相比，丝状运动细胞中表现出显著基因失调，其中参与IMP生物合成的嘌呤生物合成操纵子(purEKBCSQLFMNHD)的12个基因和毒力相关基因(如hblA/B/C/D、hlyR、inhA2、galU和plcR)均显著上调，表明这些细胞在代谢和毒力方面的需求增加。孢子形成和抗生素合成相关基因在丝状细胞中显著下调，有些基因的转录比对照细胞低75倍，与显微观察结果一致，显示边缘附近细胞没有孢子。牛奶和磷脂酰胆碱(PC)培养基上生长期间，多个调节因子的表达发生变化，许多与孢子形成、毒力、抗生素反应和代谢有关。此外，群体感应相关基因(如plcR-papR和oppBCDF)在丝状菌落中差异转录，而AI-2相关基因的表达显著减少，提示其可能参与丝状生长但需进一步评估。这些发现表征了蜡样芽孢杆菌组物种丝状表面运动的稳健性和生态学意义，并为理解其在环境和宿主定植过程中可能发挥的生物学作用奠定了基础。

　　结论

　　蜡样芽孢杆菌中的丝状表面运动是一种保守且重要的适应机制，允许细菌在复杂多变的环境中移动并定植。这种运动与细菌的代谢、毒力和抗生素耐药性密切相关。在未来的研究中，将深入了解驱动丝状运动的具体机制、磷脂在此过程中的作用以及这些机制如何促进蜡样芽孢杆菌在环境和宿主中的生态成功。这些研究将为开发新的抗感染策略提供重要的科学依据。

　　参考来源：Liu, M.M., Coleman, S., Wilkinson, L. et al. Unique inducible filamentous motility identified in pathogenic Bacillus cereus group species. ISME J 14. 2997–3010 (2020). https://doi.org/10.1038/s41396-020-0728-x