预处理状态下的细菌细胞会决定抗生素诱导的转录重编程过程以及细菌的存活情况

《Nature Communications》：Pre-treatment bacterial cell states shape antibiotic-induced transcriptional reprogramming and survival

　　

摘要

细菌可以通过表型适应来存活于抗生素治疗中，这一过程通常是暂时的，并涉及异质性的转录重编程。然而，这种转录异质性是如何产生的，以及它如何影响细菌的存活机制仍不清楚。在这里，我们利用Klebsiella pneumoniae的细菌单细胞RNA测序和功能分析来研究转录异质性，并探讨治疗前的细胞状态与抗生素诱导的反应及存活结果之间的关系。以生长阶段作为具有生物学意义的转录变异轴，我们发现即使在基因型相同的菌群中，也会诱导出不同的转录反应，这些反应共同促进了细菌的存活。这些反应受到细胞治疗前转录状态和抗生素作用机制的影响。遗传和环境因素的干扰（如删除rpoS基因或补充营养物质）会改变细胞的治疗前状态，从而影响存活率。我们的研究结果确立了由治疗前细胞状态塑造的转录异质性的生物学意义，为理解细菌对抗生素的反应提供了系统层面的框架，并提出了通过调节细胞状态来提高抗生素疗效的策略。