近日，生物工程学院薛闯团队与中国科学院大连化学物理研究所吴仁安团队合作，在梭状芽孢杆菌群体感应系统中的自诱导肽研究方面取得突破，相关成果以“丙酮丁醇梭菌自诱导肽的生物合成及功能解析（Elucidating the biosynthesis and function of an autoinducing peptide inClostridium acetobutylicum）”为题，在线发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)期刊。我校生物工程学院为第一完成单位和通讯单位。通讯作者为薛闯教授，共同通讯作者为吴仁安研究员和康巍副教授。

梭状芽孢杆菌自诱导肽合成途径和调控功能示意图

在梭状芽孢杆菌和葡萄球菌等革兰氏阳性细菌中，附属基因调节（Agr）系统负责自诱导肽（AIP）的生物合成。AIP前体由agrD基因编码，经过修饰转化为具有生物活性的环状结构，从而调节微生物的群体行为。这些群体行为包括生物膜形成、毒素产生、毒力因子合成以及孢子化过程，帮助微生物适应细胞内外环境中的挑战。尽管在了解AIP功能方面取得了进展，但我们对工业相关梭状芽孢杆菌如何处理这些前体以合成具有生物活性的AIP，以及AIP如何影响发酵性能的机制仍缺乏深入认识。

为解决上述关键科学问题，本研究结合结构解析、化学定量、基因研究和体外重组等多种手段，揭示了AIP的合成途径及其关键酶系。这一发现不仅揭示了梭状芽孢杆菌和葡萄球菌在AIP加工机制上的进化差异，还为群体感应系统的多样性研究提供了新的视角。进一步地，研究通过遗传工程手段调控内源性AIP合成，并通过外源性信号干预，阐明了AIP对先进生物能源丁醇合成过程的影响，实现了产量与生产强度的同步提升。

本研究不仅深入揭示了梭状芽孢杆菌AIP的生物合成机制，还通过遗传操纵方法验证了其在工业发酵中的优化潜力，为智能发酵菌株的设计和新型生物制造策略的开发提供了坚实的理论与技术基础。该成果对二氧化碳等工业尾气利用、生物能源和菌体蛋白合成有理论支撑作用，有助于提升原料利用、菌体蛋白和生物能源产品合成的理论认知。

本研究得到了国家自然科学基金、大连市杰出青年科技人才项目、辽宁省自然科学基金以及“兴辽英才计划”等项目的支持。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202500904