环状二磷酸鸟苷酸（c-di-GMP）在细菌中是一种关键的二级信使信号分子，在调控菌体生物膜形成、运动性以及微生物-宿主互作等过程中发挥关键作用。铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）中包含40多种参与c-di-GMP代谢的酶，它们直接影响其致病性和抗药性。然而，这些代谢酶之间的互作关系以及环境因素是如何影响酶活性的机制尚不清楚。

近日，西北大学生命科学学院梁海华教授团队在Nature Communications期刊上发表了题为“A c-di-GMP signaling module controls responses to iron in Pseudomonas aeruginosa”的研究论文（https://doi. org/10.1038/s41467-024-46149-3），揭示了铁离子通过影响IsmP与c-di-GMP环化酶ImcA的相互作用从而调节胞内c-di-GMP的合成及菌体行为。这一发现为理解环境因子调控细菌信号转导过程提供了新视角。

研究团队首先探究了ismP基因在铜绿假单胞菌中的功能，发现其缺失或过表达对细菌的生物膜形成和运动性影响不显著。进一步利用细菌双杂交系统（BTH）筛选出IsmP的互作蛋白，并通过微量热泳动（MST）和蛋白质共纯化实验验证了相互作用，发现IsmP抑制ImcA的c-di-GMP合成酶活性。接下来，使用等温滴定量热法（ITC）确定了IsmP的CHASE4结构域与铁离子的直接相互作用。实验结果显示，铁离子能解除IsmP对ImcA的抑制从而激活了ImcA的活性。通过X射线晶体学和冷冻电镜技术解析了IsmP的CHASE4结构域和ImcA的结构，揭示了细菌感知并响应环境铁离子的分子机制。西北大学2021级博士研究生詹学良为第一作者，梁海华教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和科技部重点研发项目的资助。

参考文献：Zhan Xueliang. et al. A c-di-GMP signaling module controls responses to iron in Pseudomonas aeruginosa. Nat Commun, 2024, 15, 1860