Post-translational modifications via serine/threonine phosphorylation and GpsB in Streptococcus mutans
变异链球菌中丝氨酸苏氨酸磷酸化与GpsB的翻译后修饰
来源：mSystems 2025, Volume 10, Issue 11, e01105-25
《mSystems系统微生物学》，2025年，第10卷，第11期，文章编号e01105-25
摘要
本研究首次对变异链球菌进行全面磷酸化蛋白质组分析，在非胁迫条件下鉴定出131个蛋白上的231个高置信度O‑磷酸化位点，富集于翻译、糖代谢与细胞周期通路。同时解析了唯一丝氨酸苏氨酸激酶PknB与磷酸酶PppL的底物谱，发现二者共同调控DivIVA、MapZ、MltG等关键蛋白。研究证实GpsB是PknB的关键调控伴侣，抑制GpsB会导致致死性细胞分裂缺陷，而PppL的G98R抑制突变可通过恢复DivIVA磷酸化挽救表型。该研究揭示了细菌磷酸信号通路的保守与特异性特征，为变异链球菌翻译后修饰调控机制奠定基础。
关键词
变异链球菌；丝氨酸苏氨酸磷酸化；翻译后修饰；GpsB；PknB；PppL；磷酸化蛋白质组；细胞分裂
研究目的
系统解析变异链球菌丝氨酸苏氨酸磷酸化修饰全景，鉴定PknB激酶与PppL磷酸酶的调控底物，阐明GpsB在磷酸信号轴中的功能与分子机制。
研究思路
采用TMT标记质谱与磷酸肽富集技术绘制野生株磷酸化蛋白质组；构建ΔpknB与ΔpppL突变株，比较蛋白质组与磷酸化蛋白质组差异；利用CRISPRi抑制gpsB并筛选抑制突变，结合蛋白组、电镜与生长实验解析GpsB功能。
研究亮点
1 首次完成变异链球菌全基因组水平O‑磷酸化修饰图谱绘制。
2 系统鉴定PknB与PppL的核心底物，涵盖细胞分裂、糖代谢、翻译关键蛋白。
3 发现GpsB必需性由PppL‑DivIVA磷酸化轴决定，提出新的调控模型。
4 揭示PppL的G98R为新的功能抑制突变，保守性跨物种存在。
可延伸的方向
1 解析DivIVA磷酸化位点对细胞分裂的精确分子功能。
2 探索胁迫条件下磷酸化网络的动态重塑机制。
3 开发靶向PknB/GpsB/PppL轴的抗龋小分子抑制剂。
4 研究磷酸化与糖基化、乙酰化等修饰的交叉调控。
5 拓展至其他链球菌属磷酸信号通路的保守性与差异性分析。
测量的数据及研究意义
1 磷酸化蛋白质组位点与蛋白注释数据（图1），鉴定231个高置信位点，覆盖6.7%蛋白组，明确核心通路富集。
2 ΔpknB与ΔpppL蛋白组与磷酸化组差异数据（图2、3），定位PknB/PppL底物DivIVA、MapZ、MltG等。
3 gpsB抑制株生长表型数据（图5A、6A），显示GpsB为必需基因，抑制后生长严重缺陷。
4 电镜细胞形态数据（图5B、5C），证实GpsB抑制导致细胞变宽、形态异常。
5 转录组与蛋白质组差异数据（图5D、5E），揭示GpsB调控细胞壁、转化、组氨酸代谢相关基因。
6 pppL抑制突变测序数据（图6B、6C），鉴定G98R突变可挽救gpsB缺失致死表型。
7 抑制突变株磷酸化修复数据（图7），证明DivIVA磷酸化恢复是关键救回机制。
结论
1 变异链球菌存在广泛丝氨酸苏氨酸酪氨酸磷酸化，调控核心生理过程。
2 PknB与PppL共同维持磷酸化稳态，靶向细胞分裂、细胞壁合成与翻译机器。
3 GpsB是必需调控蛋白，通过协调PknB/PppL保证DivIVA正确磷酸化。
4 PppL的G98R失活突变可恢复DivIVA磷酸化，从而挽救gpsB缺失的致死表型。
5 该磷酸信号轴是控制变异链球菌生长、分裂与适应性的关键调控节点。
使用芬兰Bioscreen仪器测量数据的研究意义
使用Bioscreen C Pro全自动生长分析系统对野生株、gpsB抑制株、gpsB缺失抑制突变株进行连续动态OD600监测，精准量化不同菌株在富培养基与多种胁迫条件下的生长速率、延滞期、稳定期生物量；客观判定GpsB抑制导致的生长缺陷与pppL G98R突变的表型救回效果，排除人工操作误差，为GpsB必需性与抑制突变功能提供标准化、高重复性、高精度的生长表型核心证据。