全球病原体霍乱弧菌在环境和人类宿主中经历生物被膜形成和扩散的循环，这是霍乱弧菌广泛传播的关键。但人们对霍乱弧菌生物被膜扩散的调控机制仍不清楚。这篇文章解释了霍乱弧菌的生物被膜扩散的调控机制，解析了多胺信号在生物被膜扩散中的调控作用。

高通量筛选揭示多胺信号蛋白MbaA和PotD1调控霍乱弧菌生物被膜扩散

利用转座子随机插入突变技术，结合生物被膜高通量成像筛选，鉴定内膜多胺传感器MbaA和周质多胺结合蛋白PotD1对霍乱弧菌生物被膜的正常扩散至关重要。野生型菌株的生物被膜在培养16小时后扩散，因此残留的生物被膜量少。而内膜多胺传感器MbaA和周质多胺结合蛋白PotD1的突变菌株的生物被膜扩散出现障碍，因此保留较多的生物被膜量。并且通过报告c-di-GMP的含量及胞外多糖合成基因的表达情况。证明MbaA及PotD1通过上调c-di-GMP水平及胞外多糖合成抑制生物被膜扩散。

去亚精胺及亚精胺反向调控生物被膜扩散

去亚精胺及亚精胺的外源添加反向调控霍乱弧菌生物被膜扩散。去亚精胺的外源添加可以抑制生物被膜的扩散，而亚精胺会促进生物被膜扩散。去亚精胺的添加导致胞内c-di-GMP水平及胞外多糖合成基因的表达升高。而亚精胺的添加导致c-di-GMP水平及胞外多糖合成基因的表达降低。并且去亚精胺及亚精胺的感应与周质多胺传感器MbaA及周质结合蛋白NspS有关。

多胺信号调控生物被膜扩散的作用机制

MbaA是一种具有二鸟苷酸环化酶和磷酸二酯酶活性的周质多胺传感器，能够根据多胺信号迅速地调节c-di-GMP的细胞内浓度。NspS是一种周质结合蛋白，能够检测这些多胺信号并与MbaA形成复合物。去甲亚精胺水平的升高通过促进NspS和MbaA之间的相互作用来激活MbaA的二鸟苷酸环化酶活性，从而抑制生物被膜的扩散。相反，亚精胺会阻碍NspS与MbaA的结合，激活MbaA的磷酸二酯酶活性，最终导致生物被膜扩散。

关键发现

（1）多胺信号蛋白MbaA和PotD1的缺陷会导致生物被膜扩散出现障碍；

（2）去亚精胺及亚精胺这两种多胺信号反向调控生物被膜扩散；

（3）多胺信号通过调节二鸟苷酸环化酶及磷酸二酯酶的活性，从而调控胞内第二信使c-di-GMP的水平，控制生物被膜扩散。

结论

本研究通过转座子随机插入突变结合生物被膜高通量成像技术，解释多胺信号蛋白MbaA和PotD1调控生物被膜扩散的作用机制。外源添加去亚精胺及亚精胺会分别导致生物被膜扩散受到抑制或促进，证明了多胺信号在生物被膜扩散中的调控作用。并且多胺信号被证明是通过调节二鸟苷酸环化酶及磷酸二酯酶的活性而介导c-di-GMP的浓度变化而调控生物被膜扩散状态。

参考来源：https://doi.org/10.7554/eLife.65487