近日，我校生物工程学院杨海麟教授团队冯守帅教授课题组在极端微生物铜胁迫响应机制研究方面取得重要进展，研究成果“Reactive sulfur species mediated persulfidation cascade regulation mechanism of novel transcription factor SscRAc in extremophile Acidithiobacillus caldus under extreme copper stress”正式发表于Nucleic Acids Research, 2025, 53, gkaf943。
作为一类可耐受多重极端环境压力的典型极端微生物，Acidithiobacillus. caldus凭借出色硫氧化能力，在众多生物资源化利用过程扮演着重要角色。由于其生存环境长期暴露于高浓度铜金属压力，A. caldus成为研究微生物铜耐受机制的理想模式生物。深入分析 A. caldus 在极端铜胁迫下的耐受机制，对理解极端环境系统中生物的耐受极限和多样性具有重要的科学意义。然而，如何精准高效地调控这些机制的遗传和分子基础成为当前研究的难点。
本研究以经实验室长期适应性进化的极端耐铜微生物A. caldus CCTCC M 2018727为研究对象。结合过硫化修饰蛋白组学技术，比较了极端铜胁迫前后蛋白质过硫化程度差异。挖掘出一个与铜耐受性和活性硫化物（RSS）代谢相关的MarR家族转录因子SscRAc。基于CRISPR-Cas9基因编辑技术，构建sscRAc敲除突变株。通过比较敲除突变株与野生型菌株的生长表型和氧化还原状态差异，检验 SscRAc 在 A. caldus M 适应铜胁迫过程中的作用。ChIP-seq/qRT-PCR 表明，SscRAc 通过抑制铜外排和激活 RSS 代谢来调节铜的解毒过程。LC-MS/MS 分析显示，SscRAc 中的 Cys74 和 Cys78能够感应 RSS 并发生过硫化，导致蛋白质从靶基因的启动子上解离。最后，上游信号分析发现，由 SscRAc 调控的铜敏感阻遏蛋白 CsoRAc 能够反向调节SscRAc。CsoRAc 和 SscRAc 共同作用建立了一条铜- RSS 信号传导通路。该通路能够将铜胁迫信号转化为可被广泛蛋白质网络检测到的 RSS 信号。本研究将 A. caldus 铜耐受性模块与RSS代谢模块相关联，首次提出了A. caldus抵御极端铜胁迫的信号传导分子机制，扩展了对极端微生物铜耐受生命机制认识。
生物工程学院21级硕士研究生霍星宇为论文第一作者，杨海麟和冯守帅教授为通讯作者。上述研究工作得到了国家自然科学基金（32471540, 32371540, 21878128）、国家重点研发计划（2022YFC3401300）、江苏省自然科学基金及江苏省合成生物基础研究中心（BK20233003）等项目的资助。
近年来，冯守帅教授课题组聚焦极端微生物资源挖掘和利用领域开展系统性研究，并取得了一系列原创性研究成果。部分成果发表于Nucleic Acid Research (2025)、Journal of Hazardous Materials（2025）、Biotechnology Advances（2020）、Reviews in Environmental Science and Bio/Technology （2023）、Bioresource Technology（2024, 2022, 2021）、Journal of Environmental Management（2021）、Applied and Environmental Microbiology（2023, 2021）等生物技术/资源化利用领域权威期刊。
论文链接：https://doi.org/10.1093/nar/gkaf943
图文摘要
