近日，生命学院沈锡辉教授团队和韦革宏教授团队在《The ISME Journal》发表了题为“Trojan horse-like T6SS effector TepC mediates both interference competition and exploitative competition”的研究论文，揭示了细菌六型分泌系统（Type VI Secretion System，T6SS）分泌的双功能效应蛋白TepC以“特洛伊木马”方式诱杀“骗子细菌”，从而维持细菌群落稳定性的分子机制。资环学院博士后宋莉为论文第一作者，生命学院青年教师徐磊、博士研究生吴桐为论文的共同第一作者，沈锡辉教授和韦革宏教授为论文共同通讯作者。

细菌往往因为匮乏的资源而产生竞争，它们逐渐演化出各种战斗策略，拥有最适武器的细菌最终获得胜利。当然，细菌与细菌之间还存在合作行为，但这种行为往往易被群体中的“骗子细菌”所利用。当微生物群落中的个体或团体细菌利用整个细菌群体产生的“公共货物”（铁载体、胞外酶和生物膜基质等）而不为群落做出贡献时，将导致整个群落中生产成本高于获益成本，长此以往整个群落将趋于灭亡。为了避免这种悲剧的发生，细菌进化出基于毒素的惩罚机制，以防止“骗子细菌”渗透，从而加强亲缘细菌间的合作。然而，惩罚背后的分子机制在很大程度上仍然不为人知，甚至存在争议。

T6SS广泛分布于革兰氏阴性细菌中，主要通过将不同类型的杀菌毒素蛋白（如：细胞壁降解酶、核酸酶、膜穿孔蛋白和磷脂酶等）注射到靶细胞内，从而杀死被攻击细菌以发挥竞争优势。此前，沈锡辉教授课题组还发现了细菌通过T6SS分泌金属载体类效应蛋白获取环境中的金属离子（锌、铁、锰）来介导剥削竞争，从而在营养匮乏的条件下实现生长优势。鉴于离子转运功能依赖于特定的靶细胞外膜受体蛋白，微生物群落中所有具有同源细胞外膜受体的细菌都可以将其作为公共物品利用。这提出了一个问题：细菌如何避免“骗子细菌”的“欺骗”行为？

研究发现，假结核耶尔森氏菌T6SS分泌的TepC是一个同时具有结合铁离子和水解DNA的双功能效应蛋白，在铁离子匮乏的条件下，TepC可以将环境中的铁离子转运至细菌细胞质介导剥削竞争，同时其作为DNA水解酶，介导接触依赖和接触非依赖双重杀菌竞争。有趣的是，离子转运功能和非接触依赖杀菌竞争由同一受体TdsR介导，这意味着二者之间必然存在某种联系。通过进一步实验验证发现，铁离子促进TepC和细胞外膜受体TdsR的结合能力，即螯合铁离子的TepC更易被靶细菌摄入细胞质内。如果靶细菌是亲缘细菌，其体内的免疫蛋白将会中和TepC的DNA水解酶毒性作用，从而使其顺利获得铁离子；然而，非同种的靶细菌则没那么好运，即使能够不劳而获地摄取铁离子，却难逃被TepC的DNA水解酶活性降解基因组的厄运。这种“特洛伊木马”式的诱杀机制，强调了每个物种都贡献于集体利益，在分子机制的层面上，对我们深入理解微生物社会行为（惩罚机制）和生态学具有重要意义，使我们可以更好地了解细菌群体的动态平衡和稳定性，为未来的生物技术和医学研究提供重要的参考和借鉴。

该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1093/ismejo/wrad028