近日，中國科學(xué)院水生生物研究所張承才研究員團隊在藍藻細胞生物學(xué)研究取得重要進展。相關(guān)研究成果以“A c-di-GMP binding effector controls cell size in a cyanobacterium（環(huán)狀雙鳥苷酸受體蛋白調(diào)控藍藻細胞尺寸）”為題，在線發(fā)表于PNAS上 (https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2221874120)。這是繼該團隊數(shù)月前在PNAS和PNAS Nexus發(fā)表關(guān)于細胞分裂和發(fā)育的協(xié)調(diào)機制（Xing et al., PNAS 119 :e e2207963119, 2022; Liu, Xing et al., PNAS Nexus 2: pgac307，2023）后的又一項重要成果。

　　藍藻（Cyanobacteria）是地球上古老的放氧光合生物，不同種屬的藍藻細胞尺寸和形態(tài)多樣，但同一種的藍藻細胞在這些特性上具有驚人的穩(wěn)定性。基于藍藻在生物能源、制藥、生物合成等領(lǐng)域的巨大利用潛力，探索決定其細胞形態(tài)和尺寸穩(wěn)態(tài)的內(nèi)在機制，對采取合成生物學(xué)手段定制化構(gòu)建具有應(yīng)用前景的藍藻細胞意義重大（圖1）。 

　　張承才研究員團隊長期致力于原核生物細胞形態(tài)形成相關(guān)的基礎(chǔ)生物學(xué)研究及藍藻生物技術(shù)及水華藍藻治理相關(guān)的合成生物學(xué)研究。該團隊利用藍藻，研究細胞的分裂、尺寸、分化、及其之間的關(guān)系，以期建立細胞形態(tài)發(fā)生的分子機制。

    在前期研究中，該團隊發(fā)現(xiàn)細菌中的第二信使環(huán)狀雙鳥苷酸（c-di-GMP）作為信號分子在藍藻中參與細胞尺寸的調(diào)控（Microbiology Spectrum，2023，11 : e0422822）。但藍藻中c-di-GMP的受體未知，也不具備其它物種中已知的同源受體，這極大的限制了對c-di-GMP在藍藻中的功能的理解。該團隊攻堅克難、不斷突破，借助生物化學(xué)、分子遺傳學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)等多種研究手段，鑒定到藍藻中第一個c-di-GMP受體CdgR（c-di-GMP receptor），證明了c-di-GMP信號通過CdgR來調(diào)控藍藻細胞尺寸，揭示了CdgR結(jié)合c-di-GMP及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制，并鑒定了相關(guān)信號途徑。該途徑的某些突變能夠產(chǎn)生致死表型，表明其具有非常重要的生物功能?；贑dgR在藍藻中高度保守，該項工作將極大地推動在藍藻中對c-di-GMP信使的功能研究，包括光調(diào)控、生物膜形成、細胞遷移、藍藻水華爆發(fā)等重要生理現(xiàn)象的分子機制。