细菌菌毛的高衬度表征Science Signaling封面文章

近日，中国农业大学植物保护学院孙文献课题组以封面文章的形式在国际知名学术期刊《Science Signaling》发表了题为《The PdeK-PdeR two-component system promotes unipolarlocalization of FimX and pilus extension in Xanthomonasoryzae pv. oryzicola》的研究论文。

IV型纤毛是定位于细菌两极的重要结构，能通过快速伸缩而介导细菌的多种运动、窃取外源DNA以及分泌蛋白质等多种功能。细菌质膜上的受体在感知到外部刺激后，将外部信号转移到胞内，位于细菌两极的纤毛合成复合体感知信号后，调控纤毛的快速合成和延伸。但是，外界信号如何转移到胞内以及胞内信号的传递分子机制尚不清楚。

文献课题组研究揭示细菌质膜上组氨酸蛋白激酶PdeK与应答调控蛋白PdeR形成双组分系统，对水稻细菌性条斑病菌的致病性和运动性均有重要调控作用。研究结果建立了PdeK-PdeR双组分系统调控纤毛合成的机制模型。PdeK在质膜上自磷酸化激活后，能将磷酸基团转移到PdeR上，完成磷酸化信号的传递；而PdeR具有磷酸二酯酶活性，能降解第二信使环鸟苷二磷酸（c-di-GMP）, 减低胞内c-di-GMP的浓度；c-di-GMP浓度减低后，PdeR与纤毛合作调控中心蛋白FimX结合的亲和力增强，组成稳定的调控复合体，调节纤毛的合成。研究揭示了外界信号通过PdeK-PdeR双组分系统转移到胞内，并通过调控胞内第二信使分子c-di-GMP的浓度而调控纤毛合成与病原菌致病性的分子机制。研究结果加深了对细菌致病性分子机制的理解并为绿色防控水稻病害提供了思路。

文章应用负染色制样技术，通过日本电子JEM-1400透射电镜对该细菌的野生型、突变体以及回补株的IV型pili纤毛(箭头处)以及鞭毛(三角箭头处) 的超微结构进行成像观察。由于日本电子（JEOL）JEM-1400系列电镜具有独特的高衬度极靴(HC,High Contrast)设计,能够提供zui大程度上的物理反差, 在此基础上利用超低浓度染料在铜网上形成一层“楔形膜”的染色技巧，即可在一张载网上呈现出多种化学衬度效果的区域，进而更容易从中挑选出最佳染色效果的区域并获取高分辨的图片。

原文链接: The PdeK-PdeR two-component systempromotes unipolar localization of FimX and pilus extension in Xanthomonasoryzae pv. oryzicola (science.org)