分子伴侶蛋白介導(dǎo)的革蘭陰性菌耐酸機(jī)制研究進(jìn)展

朱 浩，劉 楠

（中國(guó)藥科大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，南京210009）

自然界中微生物生長(zhǎng)或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)遇到各種外界環(huán)境壓力，如高溫［1］、強(qiáng)酸強(qiáng)堿［2］、高滲［3］及氧化［4］脅迫等。在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程，微生物已形成了一整套響應(yīng)外界壓力的應(yīng)對(duì)機(jī)制，如細(xì)胞膜組分由短鏈飽和脂肪酸向長(zhǎng)鏈飽和脂肪酸轉(zhuǎn)化引起的信號(hào)通路變化［5］，生理、生化和F1F0-ATP酶和分子外排泵相關(guān)的代謝過(guò)程［6］，脫羧和脫氨基［7］等一系列酶促反應(yīng)等。以大腸埃希菌為代表的革蘭陰性菌在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中利用這一系列生理、代謝過(guò)程及質(zhì)子消耗等機(jī)制，抵御外界酸性環(huán)境對(duì)菌株生長(zhǎng)的影響，主要機(jī)制包括由HdeA/B分子伴侶介導(dǎo)的周質(zhì)空間耐酸機(jī)制、代謝相關(guān)的谷氨酸脫羧酶途徑（acid resistance 3，AR2）和精氨酸脫氨酶途徑（acid resistance 3，AR3）的耐酸機(jī)制以及與耐酸基因相關(guān)的二元調(diào)控系統(tǒng)等。

革蘭陰性菌為雙層膜結(jié)構(gòu)，外層膜上具有非專一性通道蛋白，允許小分子物質(zhì)進(jìn)出，其中氫離子可在相關(guān)通道蛋白進(jìn)入周質(zhì)空間時(shí)，對(duì)菌體造成酸脅迫，導(dǎo)致周質(zhì)空間重要代謝相關(guān)蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊，影響其表達(dá)［8］。在革蘭陰性菌的周質(zhì)空間中存在與菌體耐酸機(jī)制密切相關(guān)的分子伴侶，其幫助保護(hù)新生蛋白質(zhì)的折疊以及在酸性環(huán)境壓力下失去活性的蛋白質(zhì)重折疊，使其回復(fù)活性［9］。因此，系統(tǒng)研究革蘭陰性菌周質(zhì)空間中分子伴侶的結(jié)構(gòu)、耐酸機(jī)制及調(diào)控方式就顯得尤為重要。

1 周質(zhì)空間及分子伴侶的結(jié)構(gòu)及功能

1.1 革蘭陰性菌周質(zhì)空間的結(jié)構(gòu)

周質(zhì)空間（periplasmic space），又稱周質(zhì)（peri?plasm）或壁膜間隙，是革蘭陰性菌細(xì)胞膜與外膜之間的間隔區(qū)域。周質(zhì)空間蛋白主要分為4類：第一類為水解酶類，例如蛋白酶、核酸酶等；第二類為合成酶類，例如肽聚糖合成酶；第三類為結(jié)合蛋白，具有運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的作用；最后一類為底物蛋白，主要與細(xì)胞的趨化性有關(guān)［10］。當(dāng)細(xì)胞面臨外界酸性環(huán)境壓力時(shí)，周質(zhì)空間蛋白質(zhì)較胞內(nèi)蛋白受到酸性壓力更大，所受酸性傷害也比胞內(nèi)蛋白質(zhì)更嚴(yán)重。在革蘭陰性菌耐酸過(guò)程中，除了胞內(nèi)多種脫羧酶系統(tǒng)外，分子伴侶可識(shí)別并保護(hù)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)，使其維持活性狀態(tài)，避免沉淀降解，是調(diào)控革蘭陰性菌耐酸途徑的重要分子之一。

1.2 革蘭陰性菌的分子伴侶

多數(shù)蛋白質(zhì)是邊翻譯邊折疊過(guò)程，需要相關(guān)酶以及分子伴侶的參與。細(xì)胞中某些蛋白質(zhì)分子可以識(shí)別正在合成的多肽鏈或部分折疊的多肽并將這些蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)至相應(yīng)功能部位，從而幫助多肽轉(zhuǎn)運(yùn)、折疊和裝配，這類分子本身并不參與最終產(chǎn)物的形成，被稱為分子伴侶［11］。根據(jù)功能分子伴侶主要有熱休克蛋白70（Hsp70）和熱休克蛋白60（Hsp60）兩大家族：Hsp70與部分折疊的蛋白質(zhì)暴露在外的疏水區(qū)有效地結(jié)合，防止它們彼此之間聚合在一起［12］；Hsp60則自身形成桶裝結(jié)構(gòu)，沒(méi)有折疊的蛋白質(zhì)可以在其中進(jìn)行有效的折疊［13］。所有的分子伴侶都具有ATP酶活性從而通過(guò)水解ATP有利于克服蛋白質(zhì)折疊過(guò)程中遇到的能障。在大腸埃希菌中，已知主要參與周質(zhì)空間耐酸反應(yīng)的分子伴侶為HdeA、HdeB，此外，在一些嗜酸菌如Picrophilusoshimae中，由GroEL、DnaK組成的分子伴侶耐酸體系，同樣可在ATP的協(xié)助下發(fā)揮其保護(hù)周質(zhì)空間蛋白質(zhì)的功能［14］。

1.3 革蘭陰性菌的分子伴侶結(jié)構(gòu)

Hsp70是一類從古細(xì)菌、植物到人類幾乎所有生物體中均有發(fā)現(xiàn)且進(jìn)化最為保守的熱休克蛋白質(zhì)。Hsp70由45 kD N-末端核苷酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域（nucleotide binding domain，NBD）和25 kD的C-末端底物結(jié)合結(jié)構(gòu)域（substrate binding domain，SBD）組成［15］。NBD具有結(jié)合和水解ATP的功能，由兩個(gè)亞結(jié)構(gòu)域（I和II）組成，兩個(gè)亞結(jié)構(gòu)域又被進(jìn)一步分成4個(gè)子域（IA、IIA、IB、IIB）。在I和II兩個(gè)亞結(jié)構(gòu)域間有裂縫，核苷酸結(jié)合位點(diǎn)位于裂縫的底部［16］。不同外界環(huán)境的刺激可誘導(dǎo)Hsp70發(fā)揮幫助蛋白質(zhì)正確折疊［17］、保護(hù)細(xì)胞免受外界環(huán)境刺激［18-19］和抗氧化作用［20］等生物學(xué)功能。Hsp60存在于所有的原核及真核生物的線粒體和葉綠體中，原核生物中Hsp60的類似物是大腸埃希菌中的伴侶蛋白GroEL，而在真核生物中的線粒體中以Hsp60形式存在，Hsp60在線粒體外區(qū)域中以單體或低聚體的形式存在，除扮演分子伴侶功能外，并具有協(xié)調(diào)細(xì)胞凋亡、參與炎癥與免疫反應(yīng)等功能，與神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)［21-22］。在革蘭陰性菌中，與耐酸密切相關(guān)的熱休克蛋白包括屬于Hsp70的HdeA/B、DnaK和屬于Hsp60的GroEL等。

研究表明，HdeA和HdeB是調(diào)節(jié)細(xì)菌細(xì)胞在酸性環(huán)境下生理活性重要的分子伴侶蛋白。HdeA和HdeB序列相似度較低，但它們的單體結(jié)構(gòu)具有較高的相似性，核心結(jié)構(gòu)均由4個(gè)α-螺旋包裹形成疏水區(qū)［23］。中性環(huán)境下形成同型二聚體，但HdeA與HdeB單體排列組成方式不同。HdeA兩個(gè)α-螺旋平行相對(duì)，而HdeB呈垂直分布［24］，但兩種二聚體α-螺旋均包裹疏水表面，與周質(zhì)空間蛋白結(jié)合的主要部位，當(dāng)疏水區(qū)表面的氨基酸被取代時(shí)，其失去與底物蛋白結(jié)合能力［25］。此外，在面對(duì)酸性環(huán)境壓力的刺激下，GroEL、DnaK也可防止蛋白聚集并修復(fù)受損蛋白［26］。

2 分子伴侶介導(dǎo)的耐酸機(jī)制

盡管蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)與其氨基酸序列相關(guān)，但細(xì)胞在面對(duì)外界壓力如高溫、強(qiáng)離子濃度以及強(qiáng)酸堿度等極端環(huán)境時(shí)，胞內(nèi)新生肽鏈經(jīng)常不能正確折疊，傾向于形成非天然狀態(tài)下的空間結(jié)構(gòu)，這些異?？臻g結(jié)構(gòu)會(huì)暴露出內(nèi)部疏水區(qū)，發(fā)生蛋白質(zhì)的聚集，影響細(xì)胞正常功能，甚至造成細(xì)胞死亡。因此，細(xì)菌細(xì)胞需要利用胞內(nèi)相關(guān)“糾錯(cuò)”系統(tǒng)，應(yīng)對(duì)外界環(huán)境壓力的影響，而針對(duì)于酸性環(huán)境的壓力的過(guò)程中，位于周質(zhì)空間區(qū)域的蛋白質(zhì)最易受到pH變化的影響，故其空間中分子伴侶這套“糾錯(cuò)”系統(tǒng)產(chǎn)生了重要的作用，不同的分子伴侶耐酸機(jī)制有異同（圖1）。

2.1 HdeA/B分子伴侶

在大腸埃希菌及布氏桿菌Brucella abortus中敲除HdeA/B基因可明顯降低其在酸性環(huán)境下存活率，回補(bǔ)HdeA或HdeB基因后，則可增加菌株存活率［27］。HdeA/B主要通過(guò)疏水力作用結(jié)合底物蛋白，在中性環(huán)境下，HdeA與HdeB形成無(wú)活性二聚體；當(dāng)細(xì)胞處于強(qiáng)酸環(huán)境（pH＜3），HdeA與HdeB可感知細(xì)胞外氫離子濃度變化，HdeA/B從無(wú)活性的二聚體解離為單體，暴露疏水區(qū)域與底物蛋白結(jié)合，保護(hù)底物蛋白免受酸性環(huán)境的的傷害［28］。此外，體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：HdeA與HdeB發(fā)揮保護(hù)蛋白活性的最適pH不同，在pH為2時(shí)，HdeA活性高于HdeB，二聚體分離較完全；pH為3時(shí)，則HdeB較高，完全解離為單體狀態(tài)［29］。

在酸性環(huán)境下，周質(zhì)空間蛋白DegP和SurA是HdeA的主要底物蛋白；在中性環(huán)境下，DegP和SurA可幫助受HdeA蛋白保護(hù)的底物蛋白重新折疊并恢復(fù)其活性，故稱DegP和SurA為保護(hù)伴侶蛋白的伴侶蛋白（chaperone-protecting-chaperone），是革蘭陰性菌重要的耐酸機(jī)制之一［28］。北京大學(xué)陳鵬課題組利用新一代可切割型光交聯(lián)探針DiZSeK與熒光差異雙向凝膠電泳（2D-DIGE）相結(jié)合，檢測(cè)周質(zhì)空間中與HdeA/B分子伴侶直接作用的底物蛋白，結(jié)果顯示在酸性環(huán)境下，轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、代謝酶、膜蛋白、脂蛋白及蛋白酶等周質(zhì)空間蛋白質(zhì)與HdeA/B作用，完整地闡釋了細(xì)菌抵御酸脅迫過(guò)程中pH對(duì)于分子伴侶的底物特異性調(diào)控機(jī)制，即pH通過(guò)系統(tǒng)性地調(diào)控HdeA/B及底物蛋白的折疊狀態(tài)與功能，使分子伴侶蛋白在不同條件下逐步激活，協(xié)同分工保護(hù)底物蛋白，并在其釋放后幫助重新折疊［30］。

圖1 分子伴侶耐酸機(jī)制

2.2 GroEL分子伴侶

GroEL是一種由14個(gè)亞基組成的同型寡聚復(fù)合體，呈雙環(huán)圓桶狀結(jié)構(gòu)。3個(gè)主要功能域：含待折疊蛋白結(jié)合位點(diǎn)以及GroES結(jié)合位點(diǎn)的頂部結(jié)構(gòu)域、中間結(jié)構(gòu)域以及ATP結(jié)合位點(diǎn)的赤道結(jié)構(gòu)域。GroES充當(dāng)桶頂部的圓蓋，可以和GroEL分開(kāi)。待折疊肽鏈進(jìn)入圓筒內(nèi)部以后，頂蓋合上，肽鏈在內(nèi)部與桶壁發(fā)生多次可逆結(jié)合，每一次結(jié)合由ATP水解所驅(qū)動(dòng)，在最終折疊成特定的三維結(jié)構(gòu)之前可能會(huì)消耗大量的ATP［31-32］。一旦折疊完畢，便從GroES-GroEL復(fù)合物中釋放出來(lái)。當(dāng)外界環(huán)境遭遇酸脅迫時(shí)，由分子伴侶蛋白組成的抗逆體系，可幫助蛋白質(zhì)正確折疊、組裝、轉(zhuǎn)運(yùn)及降解，從而促進(jìn)細(xì)胞自我修復(fù)，適應(yīng)外界環(huán)境壓力。研究發(fā)現(xiàn)pH的降低可引起At.thiooxidans中ZJJN-3核心的修復(fù)分子伴侶GrpE、DnaK、DnaJ轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)，從而確保在酸脅迫下蛋白的正確折疊［33］。

研究顯示，革蘭陰性菌可通過(guò)不同熱休克基因表達(dá)，使其在動(dòng)態(tài)環(huán)境中耐受應(yīng)激環(huán)境，尤其是酸性環(huán)境［34］。在協(xié)助底物蛋白去折疊過(guò)程中，GroEL進(jìn)化出多種機(jī)制協(xié)助底物蛋白進(jìn)行去折疊過(guò)程，Dahjya等［35］認(rèn)為GroEL僅促進(jìn)底物去折疊，但不改變?nèi)フ郫B速率。通過(guò)折疊中間體模型發(fā)現(xiàn)，底物RCAM-T1被牢牢地結(jié)合在GroEL上，使平衡向著去折疊方向進(jìn)行。但一些蛋白的去折疊過(guò)程也可通過(guò)GroEL促進(jìn)其去折疊速率，一旦GroEL參與其去折疊過(guò)程，去折疊速率明顯增加［36］。

2.3 DnaK分子伴侶

DnaK是一種ATP依賴的分子伴侶蛋白，可參與酸性環(huán)境刺激下大腸埃希菌中蛋白質(zhì)的保護(hù)過(guò)程。在細(xì)菌中DnaK屬于熱休克蛋白70家族，具有NBD以及SBD兩結(jié)構(gòu)域。ATP存在情況下，DnaK與ATP緊密結(jié)合形成單聚體，無(wú)ATP時(shí)DnaK以無(wú)序低聚物存在。DnaK是大腸埃希菌中重要的應(yīng)激型分子伴侶，其轉(zhuǎn)錄和蛋白表達(dá)水平在酸脅迫的細(xì)菌細(xì)胞中均會(huì)提高。在外界酸性環(huán)境刺激下，它可與GroEL分子伴侶相互協(xié)作，幫助蛋白質(zhì)正確折疊以及修復(fù)損傷蛋白［37］。Abdullah等［38］在乳酸菌NZ9000中異源表達(dá)大腸埃希菌DnaK基因，發(fā)現(xiàn)DnaK可以提高其對(duì)乳酸的耐受水平，異源表達(dá)菌株對(duì)于pH等環(huán)境壓力較野生型菌株存活率提高4.6倍，GroEL等分子伴侶蛋白表達(dá)水平顯著提高［39］。

3 分子伴侶介導(dǎo)耐酸機(jī)制的調(diào)控方式

微生物在適應(yīng)外界酸性環(huán)境過(guò)程中，進(jìn)化出多種應(yīng)對(duì)機(jī)制來(lái)回應(yīng)酸性環(huán)境信號(hào)。近年來(lái)提高微生物酸脅迫的耐受性成為人們研究熱點(diǎn)，主要途徑包括全局調(diào)控工程、過(guò)表達(dá)微生物耐酸相關(guān)熱休克蛋白、人工誘變或基因組改組等以提高微生物對(duì)酸的耐受性［40］。

3.1 全局調(diào)控因子

全局轉(zhuǎn)錄調(diào)控工程（global transcription machinery engineering，gTME）是通過(guò)改造和進(jìn)化全局轉(zhuǎn)錄因子、轉(zhuǎn)錄機(jī)器等關(guān)鍵蛋白，構(gòu)建高度多樣、復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄調(diào)控突變文庫(kù)，在轉(zhuǎn)錄水平上產(chǎn)生新型的豐富多樣性，實(shí)現(xiàn)對(duì)基因表達(dá)網(wǎng)絡(luò)和細(xì)胞代謝重程，并以定向進(jìn)化方式加以迭代，從而使細(xì)胞獲得所期望的表型。針對(duì)細(xì)胞酸脅迫的復(fù)雜性，可利用gTME從轉(zhuǎn)錄全局角度來(lái)調(diào)控周質(zhì)空間伴侶分子的活性而抵耐酸脅迫［41］。H-NS是一種典型的全局調(diào)控因子，與轉(zhuǎn)錄抑制相關(guān)的DNA結(jié)合蛋白，在大腸埃希菌中主要調(diào)節(jié)與環(huán)境應(yīng)答相關(guān)基因［42-43］。H-NS可自身結(jié)合形成二聚體，在大腸埃希菌中過(guò)表達(dá)H-NS基因后通過(guò)轉(zhuǎn)錄組學(xué)手段顯示，H-NS可調(diào)控許多耐酸機(jī)制基因，導(dǎo)致細(xì)菌耐酸能力變化，如HdeA、HdeB、HdeD，這表明H-NS是大腸埃希菌耐酸過(guò)程重要的調(diào)控因子［44］。Gao等［45］通過(guò)易錯(cuò)PCR等技術(shù)，在大腸埃希菌MG1655菌中構(gòu)建H-NS突變體文庫(kù)，獲得在酸性環(huán)境下菌株生長(zhǎng)能力顯著提高的耐酸菌株，突變型菌株較野生型菌株在酸性環(huán)境下生長(zhǎng)密度提高24%。進(jìn)一步通過(guò)轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析顯示，H-NS突變體可顯著激活A(yù)R2途徑以及HdeA和HdeB，從而達(dá)到提高大腸埃希菌耐酸能力的目的。

3.2 ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體

ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體（ATP-binding cassette transporter）是所有轉(zhuǎn)運(yùn)體家族中最大的一類轉(zhuǎn)運(yùn)體，廣泛分布于從原核生物到人類幾乎所有的物種中［46］。大部分ABC家族轉(zhuǎn)運(yùn)體都是跨膜蛋白，通過(guò)偶聯(lián)ATP水解釋放的能量來(lái)轉(zhuǎn)移底物。ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體結(jié)構(gòu)由2個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域（transmembrane domain，TM）和2個(gè)NBD組成。乳酸乳球菌在工業(yè)發(fā)酵過(guò)程中會(huì)大量積累乳酸及其他酸性代謝產(chǎn)物，影響細(xì)胞生長(zhǎng)及代謝活動(dòng)，降低發(fā)酵產(chǎn)量［47］。Zhu等［48］在乳酸乳球菌L.lactis NZ9000中過(guò)表達(dá)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體的4種基因RbsA、RbsB、MsmK及DppA，結(jié)果顯示4組重組菌株酸性環(huán)境下生長(zhǎng)2 h后較野生型菌株存活率分別提高7.0、10.3、163.3、2.0倍，轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)顯示4種重組菌株中耐酸基因的表達(dá)較野生型菌株同樣顯著性提高。4種ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白的過(guò)表達(dá)可顯著提高乳酸乳球菌的耐酸性?？梢?jiàn)改善細(xì)菌酸性環(huán)境下耐受程度，有助于高質(zhì)量發(fā)酵產(chǎn)物的生產(chǎn)。

3.3 其他壓力反應(yīng)調(diào)控蛋白

在革蘭陰性菌中還存在調(diào)控其他壓力反應(yīng)的基因，通過(guò)調(diào)節(jié)這些基因的活性也可以改變菌體對(duì)酸的耐受。RpoS是一般酸脅迫反應(yīng)的主要調(diào)控因子，可調(diào)控特異性耐酸基因的表達(dá)，感知氧化應(yīng)激、高溫、高壓以及酸性環(huán)境壓力［49］，酸脅迫過(guò)程中，可促進(jìn)革蘭陰性菌如Shigella flexneri細(xì)胞膜組成改變，降低細(xì)胞膜流動(dòng)性，抑制H+的入侵，提高細(xì)胞生存能力；GadEWX［50］、RcsB基因［51］會(huì)影響AR2途徑中GadA和GadX的表達(dá)，在大腸埃希菌Escherichia coli K-12 MG1655中敲除GadEWX基因，通過(guò)轉(zhuǎn)錄組及生長(zhǎng)狀況顯示，GadEWX基因的表達(dá)與GadA的表達(dá)呈正相關(guān)，GadEWX的敲除可降低菌株酸性環(huán)境下存活率；在肺炎鏈球菌Klebsi ella pneumoniae CG43S3中敲除RcsB可顯著降低酸脅迫下菌株存活率并影響GadA基因的表達(dá)；此外RcsB與KvhA基因均可調(diào)控HdeB、HdeD和YfdX從而影響細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的耐酸能力；大腸埃希菌Escherichia coli K-12中EvgA會(huì)通過(guò)調(diào)控YdeO蛋白活化HdeA及HdeB，提高其耐酸能力［52］；在痢疾桿菌Shigella Flexneri中EvgS/EvgA雙分子信號(hào)傳遞系統(tǒng)是一種致病性相關(guān)調(diào)控基因，參與抗生素抗性基因與耐酸基因的調(diào)控，F(xiàn)ur基因可間接調(diào)控EvgA，從而影響下游耐酸基因的作用［53］。

中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所劉君課題組通過(guò)適應(yīng)性進(jìn)化策略結(jié)合轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，在谷氨酸棒桿菌C.glutamicum ATCC 13032中，通過(guò)連續(xù)70 d的酸性環(huán)境刺激進(jìn)化，篩選得到耐酸菌株。通過(guò)比較分析進(jìn)化菌株與野生型菌株細(xì)胞結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)曲線、活性氧水平以及轉(zhuǎn)錄組表達(dá)水平，結(jié)果顯示適應(yīng)性進(jìn)化策略可使得菌株更好保持酸脅迫環(huán)境下胞內(nèi)完整性，維持了更高的胞內(nèi)pH及較低的活?，性氧水平（較野生型降低61%），酸脅迫下較野生型菌株存活率提高39%，此外，研究中還發(fā)現(xiàn)和鑒定出多個(gè)候選抗酸元件，如銅伴侶蛋白Cg1328、細(xì)胞分裂蛋白FtsE/X、脂肪酸合成酶Fas、分子伴侶HscA等。進(jìn)一步研究揭示，過(guò)氧化氫酶-饑餓誘導(dǎo)DNA保護(hù)蛋白（KatA-Dps）介導(dǎo)的胞內(nèi)活性氧清除過(guò)程和硫代謝調(diào)控因子（McbR）介導(dǎo)的硫元素同化抑制效應(yīng)能夠協(xié)同參與谷氨酸棒桿菌的低酸脅迫耐受應(yīng)答，是影響谷氨酸棒桿菌抗酸生理性能的重要因素，有助于更好理解菌株酸脅迫下生理適應(yīng)策略，為耐酸菌株的開(kāi)發(fā)提供了一種全新的思路［54］。

4 展望

細(xì)菌細(xì)胞在各種環(huán)境壓力下，通過(guò)長(zhǎng)期進(jìn)化，形成多種應(yīng)對(duì)機(jī)制來(lái)應(yīng)對(duì)各種壓力環(huán)境。其中酸性環(huán)境下細(xì)菌細(xì)胞的耐酸機(jī)制是令人關(guān)注的研究方向之一。目前已知多種氨基酸脫羧酶系統(tǒng)（AR2-AR5）、細(xì)胞間質(zhì)空間分子伴侶的作用（HdeA、HdeB），此外還有多種關(guān)鍵基因的表達(dá)可影響細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)耐酸機(jī)制（H-NS、ABCtransporter、RcsF、RcsC等），這些機(jī)制的發(fā)現(xiàn)對(duì)于無(wú)論是工業(yè)化發(fā)酵過(guò)程，還是臨床抗菌治療靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)均具有重要作用，也對(duì)蛋白質(zhì)間相互作用的檢測(cè)提供了理論基礎(chǔ)。因此，深入探究和解析分子伴侶對(duì)低酸脅迫環(huán)境的生理適應(yīng)策略，以期利用這些知識(shí)對(duì)目的菌株進(jìn)行生理性能改造，提高菌株在酸性脅迫環(huán)境下的存活能力和耐受性，從而充分發(fā)揮其應(yīng)用價(jià)值，具有重要理論和現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。