Contribution of reactive oxygen species to thymineless death in Escherichia coli.
Contribution of reactive oxygen species to thymineless death in Escherichia coli.
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DOI：
10.1038/s41564-017-0037-y
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发表时间：
2017-12
影响因子：
28.3
通讯作者：
Zhao X
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hong Y;Li L;Luan G;Drlica K;Zhao X
营养饥饿通常会阻止细胞生长而不是导致死亡。胸腺嘧啶饥饿是一种特殊情况，因为它会迅速杀死细胞。这种现象称为无胸腺嘧啶死亡 (TLD)，它是多种抗菌、抗疟、抗癌和免疫调节剂作用的基础。对 TLD 的许多解释已经提出，最近的努力集中在重组蛋白和复制起点 (oriC) 降解上。由于目前的提案仅考虑了 TLD 的一部分，并且活性氧 (ROS) 与其他形式的严酷应激导致的细菌死亡有关，因此我们研究了 ROS 在 TLD 中的可能参与。在这里，我们发现胸腺嘧啶饥饿会导致单链 DNA 区域和细胞内 ROS 的积累，并且干扰任一事件都可以保护细菌免受双链 DNA 断裂和 TLD 的影响。单链 DNA 水平的升高对于 TLD 来说是必要的，但还不够，而将 ROS 降低至背景水平则很大程度上消除了 TLD。我们得出的结论是，ROS 通过将单链 DNA 损伤转化为双链 DNA 断裂来促进 TLD。 ROS 参与 TLD 的末期提供了 ROS 如何促进应激介导的细菌自我毁灭的具体例子。
Nutrient starvation usually halts cell growth rather than causing death. Thymine starvation is exceptional, because it kills cells rapidly. This phenomenon, called thymineless death (TLD), underlies the action of several antibacterial, antimalarial, anticancer, and immunomodulatory agents. Many explanations for TLD have been advanced, with recent efforts focused on recombination proteins and replication origin (oriC) degradation. Because current proposals account for only part of TLD and because reactive oxygen species (ROS) are implicated in bacterial death due to other forms of harsh stress, we investigated the possible involvement of ROS in TLD. Here, we show that thymine starvation leads to accumulation of both single-stranded DNA regions and intracellular ROS, and interference with either event protects bacteria from double-stranded DNA breakage and TLD. Elevated levels of single-stranded DNA were necessary but insufficient for TLD, whereas reduction of ROS to background levels largely abolished TLD. We conclude that ROS contribute to TLD by converting single-stranded DNA lesions into double-stranded DNA breaks. Participation of ROS in the terminal phases of TLD provides a specific example of how ROS contribute to stress-mediated bacterial self-destruction.
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