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效應蛋白的分泌機制和功能的研究

近日，上海交通大學生命科學技術學院、微生物代謝國家重點實驗室董濤團隊發現細菌Ⅵ型分泌系統（T6SS）可以分泌一種新型的具有分子內伴侶的核酸酶毒素，并揭示了該毒素蛋白的分泌和自剪切機制。相關研究成果以“Intramolecular chaperone-mediated secretion of an Rhs effector toxin by a type VI secretion system”為題發表于Nature Communications雜志上。上海交通大學博士研究生裴同同、李浩和碩士研究生梁小夜為共同第一作者，董濤研究員為通訊作者，該文作者還包括謝志平研究員、于明特別研究員、林雙君教授和許平教授等。本文是董濤團隊自2019年11月在PNAS和2020年2月在Nature Microbiology上發表的研究結果的延續和擴展，深化了領域對效應蛋白的分泌機制和功能的研究，并為下一步對T6SS進行合成生物學工具化改造和應用有重要的推動作用。微生物廣泛存在于自然環境中或寄主體內，相應也進化出了多種與其他物種競爭的策略。Ⅵ型蛋白分泌系統（T6SS）是大多數革蘭氏陰性致病菌與環境中其他微生物競爭及感染宿主的重要“武器”。T6SS 能夠通過直接接觸將具有抗菌活性或細胞毒性的效應蛋白注射到受體細胞內。T6SS效應蛋白往往具有不同的大小、結構和功能特性，因此對其分泌機制的解析一直是領域內的熱點和難點。本研究在致病性氣單胞菌Aeromonas dhakensis中發現了首個能夠自我剪切的T6SS效應蛋白TseI。通過多種生化和遺傳突變實驗，作者發現TseI表達時能夠自剪切為三個片段（N、 Rhs 和 C）。C端是一個核酸酶毒素，而N端和 Rhs在剪切后能夠作為伴侶蛋白與C端毒素非共價結合。在N端和Rhs的輔助作用下，C端毒素能夠通過T6SS分泌到受體細菌內至其死亡。此外，該研究還在包括銅綠假單胞菌、丁香假單胞菌和副溶血弧菌等多種病原微生物中發現了具有類似特性的T6SS效應蛋白。因此，作者將TseI及其同源蛋白定義為一類新型的含分子內伴侶的自剪切效應蛋白。 A：純化后的 TseI 顯示蛋白剪切為三段； B：TseI同源蛋白的序列對比顯示保守氨基酸序列和N/C端自剪切位點； C：TseI同源蛋白在致病菌中的分布；D：分子內伴侶介導的TseI分泌模型。該研究獲國家重點研發項目(2018YFA0901200)和國家自然科學基金委(31770082)等項目的支持。

上海交通大學 2021-04-11

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