病原菌中六型分泌系统相关蛋白Hcp的结构与功能研究

发布时间：2020-06-30 09:00

【摘要】：六型分泌系统(T6SS)是一种大分子机器,广泛分布于革兰氏阴性菌中,它在细菌的生命周期进程中扮演着重要的作用,比如种间竞争、生物膜形成以及毒性相关的过程。T6SS作为条件致病菌的一种武器,可以注射效应因子到原核生物或真核生物细胞,从而达到侵染的目的。T6SS在结构和功能上类似于可收缩的噬菌体尾部,它包括至少13种核心亚基。其中,缬氨酸-甘氨酸重复蛋白(VgrG)和溶血素协同调节蛋白(Hcp),这两种蛋白由T6SS分泌并对它的功能执行十分重要,是T6SS的特征蛋白。Hcp蛋白作为T6SS的重要组成,它的主要功能是细菌T6SS中多种效应因子的转运者和分子伴侣。Hcp1是由HSI-Ⅰ基因编码的蛋白,它属于Hcp蛋白家族,能够形成六元环。除了 Hcp蛋白,T6SS中的另外两个核心组成蛋白VgrG和PAAR也可以辅助运输效应因子。绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosawere)中的PaHcp1蛋白和效应因子Tse2各自的晶体结构分别在2006年和2016年被解析。有文章报道,PaHcp1能够与Tse2发生直接相互作用,并且通过电镜看到Tse2是与PaHcp1六元环内部结合。我们尝试通过X射线晶体学的手段来获得PaHcp1-Tse2蛋白质复合物的晶体结构,从结构生物学角度阐明它们的结合模型,从而促进对Hcp蛋白运输机制的理解。最终,我们获得了 PaHcp1-Tse2蛋白质复合物晶体,但并没解析出其复合物晶体结构。近来发现,沙门氏杆菌(Salmonella typhimurium)中的StHcp1在T6SS抗菌活性中起着关键的作用,它通过与效应因子Tae4的特异性相互作用,将其分泌至宿主,从而感染宿主的肠道。目前为止,有少量的Hcp同源结构被报道,包括鲍氏不动杆菌中的Hcp1,迟钝爱德华菌中的EvpC,肠集聚性大肠杆菌中的Hcp1突变体,以及类鼻疽伯克氏菌中的Hcp1。值得注意的是,所有的这些已知结构,它们都是一个六元环的寡聚体,且单体中都包含一个β桶结构域,环的外径约80A,内径约40A。内孔中只能适应小的折叠好的蛋白(20kDa)或者未折叠好的蛋白。然而,StHcp1的结构至今仍没有被解析。我们解析了沙门氏杆菌中StHcp1和StHcp2的晶体结构,它们和已知的Hcp同源蛋白的结构相似,都由一个β桶结构域组成,并有一段延伸出来的loop区,而且也可以形成六元环。野生型的StHcp2在溶液中主要以六聚体和四聚体形式存在。通过定点突变StHcp2延伸loop上的氨基酸,发现六聚体部分解聚成单体或是容易形成包涵体,表明该loop在六聚体的形成中起着重要作用。StHcp1和StHcp2的结构与功能研究有助于深入理解沙门氏杆菌中T6SS的作用机制和功能。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R37

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