10月27日，我院刘智教授团队和北京大学刘小云教授课题组在国际期刊《antioxidants & redox signaling》在线发表题为《Thiol-based modification of MarR protein VnrR regulates resistance towards nitrofuran in Vibrio cholerae by promoting the expression of a novel nitroreductase VnrA and of NO-detoxifying enzyme HmpA》的合作工作，揭示霍乱弧菌抵御硝基呋喃抗生素的新机制。11月7日，刘智教授团队和胡军教授团队在国际期刊《Gut Microbes》在线发表题为《Magnetic Chitin Beads (MCB) coated with Vibrio cholerae reveals transcriptome dynamics in adult mice with a complex gut microbiota》的合作工作，揭示霍乱弧菌在成年小鼠体内响应复杂肠道菌群所做出的转录应答。

随着抗生素的大量使用，细菌耐药性已经成为全球范围内的重大公共安全问题。多重耐药调控蛋白MarR（Multiple antibiotic resistance Regulator）在许多病原细菌的耐药过程中发挥重要作用，但在霍乱弧菌中未被系统研究。作为人类最大的共生体-肠道菌群-目前与霍乱弧菌之间的相互作用越来越多地被研究报道，目前报道的肠道细菌对霍乱弧菌存在定植抵抗或者促进定植的表型及机制，也说明了菌群介导的定植抗性对病原菌感染宿主的重要性。对霍乱弧菌耐药机制和菌群互作进行研究有助于临床防治。

研究发现，正常条件下，VnrR 会抑制vnrR-vnrA的转录（虚线左边）。在硝基呋喃类抗生素，如FZ存在的情况下（虚线右边），组成型表达的硝基还原酶VC1057、VC1048和VCA0637将FZ代谢，产生一系列活性中间物质，如羟胺、亲电物质、活性氮（ROS）、活性氧（RNS）等，VnrR不同程度的响应这些物质，其中VnrR可逆性响应FZ代谢产物H2O2。机制上， VnrR通过半胱氨酸（Cys180、Cys223和Cys247）的可逆性氧化来感应H2O2，进而失去DNA结合能力，去抑制vnrR-vnrA操纵子的表达。其中基因vnrA编码一种新型的硝基还原酶，直接降解FZ。伴随这一过程的还有依赖VnrR的NO清除酶HmpA和不依赖VnrR的ROS清除酶KatG和AhpC，它们共同发挥作用实现降解和清除FZ。本研究发现了霍乱弧菌抵御硝基呋喃类抗生素的一种新型机制，丰富了霍乱弧菌及其他病原体对耐药性的分子机制的理解，并为耐药菌的防治提供了新型的靶点。

转录组是研究细菌响应信号后转录应答的有效手段，但目前霍乱弧菌在宿主体内的转录组研究主要集中于菌群未发育成熟的乳兔、乳鼠模型中，对于菌群发育成熟的成年小鼠模型尚未有报道。成年小鼠肠内存在复杂的菌群，对回收获得霍乱弧菌实现下游测序存在阻碍。本研究通过构建了磁性标记的霍乱弧菌水体环境中自然宿主几丁质，可实现生物膜形式的霍乱弧菌灌胃和肠内回收。基于成年小鼠肠内霍乱弧菌原位转录组，揭示了硝酸还原途径和营养竞争途径的显著上调，以及趋化和色氨酸代谢的显著下调，与之前报道的临床病人Microarray数据类似。同时基于Streptomycin持续处理和短暂处理的成年小鼠定植竞争模型，我们鉴定了7株突变体在菌群恢复成年小鼠体内的定植缺陷，并结合微生物扩增子数据挖掘与突变体存在相互作用的肠道细菌。结合体内体外实验验证，我们发现霍乱弧菌通过下调vc1080来抵抗低pH和来自肠道菌群（如Anaerostipes caccae和Dorea formicigenerans）代谢物甲酸盐的抑制作用。本文提供了霍乱弧菌与肠道菌群互作的新视角，也提供了病原菌宿主体内研究的新思路。

刘智教授团队长期从事霍乱弧菌在宿主体内定殖的分子机制研究，近年来，分别阐明了高频突变（PLOS Pathogens,2018），小分子H2S信号调控（PLOS Pathogens,2021），毒力调控因子AphB 亚硝基化修饰（PLOS Pathogens,2022），Dps依赖鞭毛突变（PLOS Pathogens,2023）对霍乱弧菌体内适应性的分子机制。华中科技大学生命学院博士杨晓满、毕业生钱明杰和北京大学王颖为耐药机制论文共同第一作者；华中科技大学生命学院刘智教授和北京大学刘小云教授为共同通讯作者。华中科技大学生命科学与技术学院为第一通讯单位。该工作得到了国家自然科学基金项目31770132，22174003，21974002，82202539和国家重点研发计划2022YFA1304500的资助。华中科技大学生命学院刘智教授为霍乱弧菌-菌群互作论文的通讯作者，华中科技大学生命科学与技术学院为第一通讯单位。华中科技大学生命学院博士生秦子鑫为该论文第一作者。本研究受到国家自然科学基金项目（81873969，31770132）和国家重点研发项目（2019YFA0905600）支持。

文章链接：https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ars.2022.0205

 https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19490976.2023.2274125