揭秘：沙门氏菌如何通过“乙酰化”应对人体压力？

重编程代谢途径对于病原体在致命环境中的生存至关重要。在此，本文提出了一种沙门氏菌在翻译水平上快速响应外部环境的机制；即核糖体蛋白 S1 的 K247 位点的动态乙酰化变化可以调节不同 mRNA 的翻译，以适应不同的感染阶段。

沙门氏菌与乙酰化修饰

沙门氏菌作为食源性病原体，可利用双组分系统等调节基因表达来应对压力。除转录调控外，翻译偏好的调节在生物应对压力中也起重要作用，而核糖体蛋白的翻译后修饰对细菌蛋白合成的直接调控机制尚不清楚。

乙酰化作为关键的翻译后修饰，在原核生物生理过程调节中至关重要，S1 蛋白对细菌翻译起始不可或缺，其与核糖体和 mRNA 的亲和力调节是细菌应对环境变化的重要策略。

S1 的 K247 位点乙酰化动态变化

在本研究中，首先构建并培养沙门氏菌野生型及基因工程菌株，在模拟感染条件下，S1 的乙酰化状态不同，Pat 乙酰转移酶和 CobB 去乙酰化酶可在体外对 S1 进行可逆乙酰化修饰，体内实验也证实了这一调控。质谱分析确定 K247 是 Pat 特异性催化位点，乙酰化影响 S1 的二级结构和 RNA 结合能力，K247Q 可模拟乙酰化状态。

RNC-Seq 分析表明，翻译也分先后顺序，S1K247R 和 S1K247Q两个突变株分别优先翻译与细菌趋化、鞭毛组装、硫代谢及精氨酸生物合成、SPI-2 毒力因子相关的蛋白。

S1K247 与S1K247Ac 在HeLa 细胞和巨噬细胞中的表现

S1K247R 突变株在游泳能力、利用硫代谢底物生长方面表现更优，对HeLa 细胞的入侵能力更强，感染过程中S1 的 K247 位点乙酰化水平下降。

S1K247Q 突变株中精氨酸生物合成途径上调，细胞内精氨酸浓度增加，促进 SPI-2 T3SS 基因表达和细菌在巨噬细胞内的复制，感染巨噬细胞后炎症细胞因子水平更高，且细胞内细菌的 K247 乙酰化水平升高。

小鼠感染实验显示，S1K247Q 突变株的毒力增强，导致小鼠死亡率增加、体重下降更快，脾脏和肝脏中的细菌载量更高。

研究总结

沙门氏菌通过 S1 蛋白 K247 位点的乙酰化修饰调节翻译重编程，在感染过程中快速适应宿主环境。感染 HeLa 细胞时，S1K247 促进相关蛋白表达，加速入侵；在巨噬细胞内，S1K247Ac 通过调节精氨酸代谢增强细菌毒力。未来可通过结构研究和功能分析深入探究其机制，且该调控机制可能在其他病原菌中广泛存在，为感染性疾病的防治提供新方向。

图 1展示鼠伤寒沙门氏菌在感染过程中，通过S1 蛋白 K247位点乙酰化来调控毒力的机制（引自参考文献）

参考文献：Yi-Lin Shen, Tian-Xian Liu, Lei Xu, Bang-Ce Ye, Ying Zhou, Reversible acetylation of ribosomal protein S1 serves as a smart switch for Salmonella to rapidly adapt to host stress, Nucleic Acids Research, Volume 53, Issue 6, 11 April 2025, gkaf252, https://doi.org/10.1093/nar/gkaf252