霍乱弧菌MARTX毒素RID效应蛋白催化Rho家族小G蛋白长链脂肪酰基化修饰的分子机制

发布时间：2020-08-06 23:21

【摘要】：MARTX毒素广泛存在于多种病原菌中,并在病原菌致病性中承担重要的角色。MARTX毒素由I型分泌系统分泌,插入到宿主细胞质膜上,通过真核细胞特有的InsP6分子激活半胱氨酸蛋白酶CPD,切割并释放MARTX毒素其他效应蛋白到细胞质中。这些效应蛋白调节宿主的多条信号通路。MARTX毒素是霍乱弧菌的主要毒力因子之一。先前有研究报道,RID作为保守的MARTX毒素效应蛋白,破坏宿主细胞肌动蛋白骨架,但其机制仍是未知。在本研究中,我们揭示了 RID通过催化翻译后修饰失活Racl小G蛋白。这种未知的修饰导致Racl在聚丙烯酰胺凝胶电泳上呈现向下的迁移。同时,RID对Racl的修饰扰乱了 Racl在细胞质与细胞膜之间的循环。为了揭示RID的酶学活性,我们进行了结构生物学研究。在多次尝试了不同MARTX毒素来源的RID蛋白后,我们最终解析了来自创伤弧菌的RID全长的晶体三维结构。通过结构生物学研究,我们发现RID是一个扭曲的“U”型结构。N端膜定位区域特异性地结合PtdIns(4,5)P2。RIDC端催化域的结构与人源酰基转移酶HRASLS3结构相似。通过生物化学实验和质谱分析,我们揭示了 RID是一个酰基转移酶,它以长链脂肪酰基辅酶A为配体,催化Racl C端赖氨酸残基脂肪酰基化。RID修饰Racl时必须识别Racl C末端异戊烯化修饰。RID具有脂肪酰基化Rho家族其他小G蛋白的能力,如RhoA和Cdc42,但是更倾向于修饰Racl。同时我们也发现RID对Racl的脂肪酰基化抑制不同类型的鸟苷酸交换因子对Rac的激活。Racl的脂肪酰基化,还抑制了 Racl下游激酶PAK1的激活。在细菌感染过程中,RID抑制了由Rho家族小G蛋白介导的细胞进程,如细胞吞噬、活性氧的产生、细胞迁移。总的来说,RID是一个长链脂肪酰基转移酶,修饰Rho家族小G蛋白C端多碱性区域赖氨酸残基。RID的催化域和志贺氏菌三型分泌系统效应蛋白IcsB、伯克氏菌效应蛋白BopA具有序列相似性。在哺乳动物细胞中,一些细胞因子和组蛋白也存在赖氨酸的长链脂肪酰基化修饰,但催化这种修饰的酶尚未被发现。我们的研究揭示了 RID的分子机制,它代表了病原细菌中一类具有长链脂肪酰基转移酶活性的细菌毒素或效应蛋白。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R378.3
【图文】：

低ｐＨ值环境，因而少量的霍乱弧菌并不能引发感染的症状。小肠，是霍乱弧菌感逡逑染的主要部位，一旦霍乱弧菌进入小肠，会大量繁殖扩增。霍乱弧菌也可以在自然逡逑环境中依靠生物膜、桡足类、藻类和摇蚊蛋囊等生存Ｗ邋（图１．１）。逡逑１逡逑

病性是一个复杂的与许多因素相关的过程。逡逑霍乱弧菌导致人体腹泻的主要毒素是霍乱毒素（ＣＴ，ＣｈｏｌｅｒａｅＴｏｘｉｎ）。ＣＴ是逡逑ＡＢ毒素家族的一员由Ａ和Ｂ两个亚单位组成（图１．２）。Ａ亚单位是一个异二逡逑聚体，由Ａ１和Ａ２两个肽链组成，Ａ１和Ａ２通过二硫键进行连接［１Ｑ］。其中，Ａ１逡逑肽链是催化亚基，具有核糖基转移酶活性［１１］，而Ａ２的主要功能是和Ｂ亚单位结逡逑合，其Ｃ末端有一段信号肽，被认为参与ＣＴ在细胞内从高尔基体到内质网的逆逡逑转运。Ｂ亚单位由５个相同的肽链组成［１２］。Ｂ亚单位，特异性地识别肠上皮细胞受逡逑体单唾液酸神经节苷脂（ＧＭ１）邋［１３］。逡逑ｍ逡逑

本文编号：2783116