沙门氏菌新型效应蛋白揭示细菌自噬通路机制的研究

发布时间：2020-11-04 07:28

　　 真核细胞通过选择性自噬的方式识别胞内细菌的过程称为细菌自噬。细菌自噬在宿主免疫防御中发挥重要作用。在细菌自噬研究中最核心的问题即宿主细胞是如何感知胞内细菌并启动自噬的。虽然许多课题组对此进行过大量研究并提出很多宿主自噬系统主动识别胞内细菌的假说,但现有的模型均不能解释所有现象。在本论文中,我们从沙门氏菌感染细胞后只能引起少量自噬体形成这一表型出发,首次利用细菌全基因组转座子筛选鉴定出一个可以高效抑制细菌自噬的新型效应蛋白(命名为SebX)。沙门氏菌的sebX缺失突变体可以使宿主通过自噬识别细菌的比例增加到80%,这解释了为什么只有少部分野生型沙门氏菌能够被宿主自噬反应识别。我们进一步发现,SebX可以抑制不同种类细菌触发的自噬过程,但对包括经典自噬在内的其它自噬通路没有影响。SebX对细菌自噬的选择性表明细菌自噬的发生机制与经典自噬通路不同。接下来,为了研究细菌自噬所必需的宿主基因,我们设计并完成了基于流式细胞荧光分选的CRISPR/Cas9全基因组筛选。筛选发现除已知的ATG基因外,V-ATPase复合物也参与在细菌自噬过程中。一系列实验证明只有在细菌感染的条件下,V-ATPase可以与ATG16L1结合,并介导细菌自噬的起始。V-ATPase与ATG16L1的相互作用依赖于ATG16L1的WD40结构域,并且二者的结合可以被SebX破坏。我们还证明SebX可以通过抑制V-ATPase-ATG16L1通路进而促进沙门氏菌在体内的扩散与增殖。通过解析SebX的晶体结构,我们发现SebX具有ADP-核糖基转移酶活性(与霍乱毒素相似,它被真核蛋白ARF家族蛋白激活)。在富集修饰底物并对其进行质谱分析后,我们发现ATP6V0C(V-ATPase复合物的亚基)为SebX的底物蛋白。细菌感染分泌的SebX催化ATP6V0C第124位谷氨酰胺发生ADP-核糖基化修饰,进而抑制细菌自噬的发生。最后,我们证明ATP6V0C第124位氨基酸决定了细菌自噬是否可以发生,但不影响经典自噬途径。本研究从细菌和宿主细胞两方面出发,最终同时指向V-ATPase复合物与ATG16L1的结合决定了细菌自噬的发生这一结论。效应蛋白SebX的发现为了解细菌自噬的识别机制提供了关键的证据。V-ATPase-ATG16Ll介导细菌自噬的发现解答了长期以来关于细菌自噬识别的疑问,为细菌自噬的调控机制提供了新的实验证据。
【学位单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S852.61;R378.22
【部分图文】：

粒体、核糖体、内质网等）。??细胞自嗤的概念最早在１９６３年由Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ?ｄｅ?Ｄｕｖｅ提出（Ｄｅ?Ｄｕｖｅ?ｅｔ?ａｌ．，１９６３），??即将细胞质物质运送到自身溶酶体（ｌｙｓｏｓｏｍｅ）进行降解的过程（图１．１）。细胞自噬??最大的特点是形成一个将待降解的细胞质物质包裹起来的双层膜泡结构，这个结构??称之为自嗤体（ａｕｔｏｐｈａｇｏｓｏｍｅ）。长期以来，人们对于自暖过程的研究仅限于通过电??子显微镜观察的形态学研宄。直到１９９２年，ＹｏｓｈｉｎｏｒｉＯｈｓｕｍｉ在酿酒酵母??ｃｅｒｅｖｉｓｉｆｌｅ）中巧妙地建立起一个可快速简便观察自嗤形成的模型??（Ｔａｋｅｓｈｉｇｅｅｔａｌ．，１９９２），才为细胞自噬分子生物学时代的开启奠定基础。酿酒酵母细??胞中的液泡（ｖａｃｕｏｌｅ）相当于哺乳动物细胞中的溶酶体，含有多种蛋白酶，负责生物??大分子的降解。并且酵母的液泡结构非常大（直径约３?ｊｘｍ），在光学显微镜下就可清??晰观察其形态。在饥饿条件下，蛋白酶缺失突变体的酿酒酵母液泡中出现了大量球状??囊泡状结构

粒体、核糖体、内质网等）。??细胞自嗤的概念最早在１９６３年由Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ?ｄｅ?Ｄｕｖｅ提出（Ｄｅ?Ｄｕｖｅ?ｅｔ?ａｌ．，１９６３），??即将细胞质物质运送到自身溶酶体（ｌｙｓｏｓｏｍｅ）进行降解的过程（图１．１）。细胞自噬??最大的特点是形成一个将待降解的细胞质物质包裹起来的双层膜泡结构，这个结构??称之为自嗤体（ａｕｔｏｐｈａｇｏｓｏｍｅ）。长期以来，人们对于自暖过程的研究仅限于通过电??子显微镜观察的形态学研宄。直到１９９２年，ＹｏｓｈｉｎｏｒｉＯｈｓｕｍｉ在酿酒酵母??ｃｅｒｅｖｉｓｉｆｌｅ）中巧妙地建立起一个可快速简便观察自嗤形成的模型??（Ｔａｋｅｓｈｉｇｅｅｔａｌ．，１９９２），才为细胞自噬分子生物学时代的开启奠定基础。酿酒酵母细??胞中的液泡（ｖａｃｕｏｌｅ）相当于哺乳动物细胞中的溶酶体，含有多种蛋白酶，负责生物??大分子的降解。并且酵母的液泡结构非常大（直径约３?ｊｘｍ），在光学显微镜下就可清??晰观察其形态。在饥饿条件下，蛋白酶缺失突变体的酿酒酵母液泡中出现了大量球状??囊泡状结构

?Ａｕｔｏｐｈａｇｏｓｏｍｅ?Ａｕｔｏｌｙｓｏｓｏｍｅ??图１．１细胞自噬通路示意图（Ｃｈｏｉ?ｅｔａｌ．，２０１３）??自噬通路可以分为起始（形成双层的隔离膜）、囊泡延伸并包裹细胞质组分、自噬体成熟（双层膜??封闭）、自噬溶酶体形成（与溶酶体融合）和内容物降解几个阶段。??表１．１酵母Ａｔｇ蛋白在哺乳动物细胞中对应的同源蛋白（Ｋｕｂａｌｌａ?ｅｔ?ａＬ，?２０１２）??Ａｔｇｌ?ＵＬＫ１／２?形成ＵＬＫ复合物，参与自噬体的起始??Ａｔｇ２?Ａｔｇ２Ａ／Ｂ?Ａｔｇｌ?８相互作用蛋白??Ａｔｇ３?Ａｔｇ３?类Ｅ２酶，参与Ａｔｇ８与ＰＥ的共价结合??Ａｔｇ４?Ａｔｇ４Ａ－Ｄ?半胱氨酸蛋白酶，切割并激活Ａｔｇ８??Ａｔｇ５?Ａｔｇ５?参与自噬体的形成与延伸??Ａｔｇ６?Ｂｅｃｌｉｎ?１?参与自嗤体的形成，与Ｖｐｓ３４形成复合物??Ａｔｇ７?Ａｔｇ７?类Ｅｌ酶，参与Ａｔｇ８与ＰＥ、Ａｔｇｌ２与Ａｔｇ５的共价结合??Ａｔｇ８?ＬＣ３Ａ／Ｂ／Ｃ；?类泛素蛋白，自噬激活时与ＰＥ形成共价连接，插入自噬??ＧＡＢＡＲＡＰ；?体膜上
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 牟婕;冯文静;王珊;冯美苹;毛拥军;;自噬调控衰老的研究进展[J];中华老年多器官疾病杂志;2019年01期

2 李黎;季漪;李文婷;马艳霞;李沐涵;吴勉华;;基于细胞自噬的中医药抗肿瘤作用研究进展[J];中华中医药杂志;2019年01期

3 汪艳;;调控自噬在临床肝病治疗性应用的转化研究[J];肝脏;2019年07期

4 韩苏夏;蔡梦娇;;自噬在肿瘤治疗策略中的角色[J];西部医学;2018年09期

5 周岐鸣;刘洋;季光;宋海燕;;调节自噬改善非酒精性脂肪性肝病的药物研究进展[J];中华中医药学刊;2018年10期

6 李晓琼;何玲玲;李新毅;;自噬与中枢神经系统退行性疾病研究进展[J];中风与神经疾病杂志;2018年10期

7 马文科;戴舒惠;罗鹏;杨悦凡;费舟;;线粒体自噬的研究进展[J];现代生物医学进展;2017年06期

8 付婉;董笛;赵颖;;自噬的相关分子机制[J];中国生物化学与分子生物学报;2017年05期

9 方聪聪;毛善平;董慧敏;刘宝辉;王舜;;线粒体自噬与中枢神经系统疾病关系的研究进展[J];卒中与神经疾病;2017年02期

10 李旭卉;吴习习;张凯;罗海霞;李敏;;线粒体自噬与癌症关系的研究进展[J];动物医学进展;2017年09期

相关博士学位论文 前10条

1 张海;镉通过抑制自噬流和激活Akt-Beclin1通路诱导神经细胞自噬关联凋亡的机理研究[D];南京师范大学;2019年

2 隋天琪;高尔基体膜蛋白1通过影响自噬调控抗肿瘤免疫应答的机制研究[D];北京协和医学院;2019年

3 赵阳;水痘-带状疱疹病毒（VZV）感染与细胞自噬的相关研究[D];南方医科大学;2019年

4 张华璐;锌转运体Zip7对线粒体自噬的调控作用及分子机制研究[D];天津医科大学;2019年

5 张斌;自噬在高碘诱导SH-SY5Y细胞及大鼠海马组织凋亡中的作用研究[D];天津医科大学;2019年

6 李琦;MST1激活JNK/p53通路抑制线粒体自噬调控直肠癌细胞生长的研究[D];天津医科大学;2019年

7 许悦;沙门氏菌新型效应蛋白揭示细菌自噬通路机制的研究[D];中国农业大学;2019年

8 李芮冰;Sirtuin 3通过调节Bnip3介导的线粒体自噬改善非酒精性脂肪性肝病的机制研究[D];中国人民解放军医学院;2019年

9 徐将;SIRT1/FOXO1介导的自噬对糖尿病肾病的影响及二甲双胍作用机制研究[D];山东大学;2019年

10 闫冬莹;锰诱导的α-synuclein蛋白寡聚体与自噬的相互作用对神经细胞损伤的分子机制研究[D];中国医科大学;2019年

相关硕士学位论文 前10条

1 张婧婷;JNK促进甲型流感病毒复制的分子机制[D];扬州大学;2019年

2 周钰奇;硒对金黄色葡萄球菌感染的奶牛乳腺上皮细胞自噬影响的研究[D];扬州大学;2019年

3 余鑫;自噬在机械通气致大鼠脑组织神经元凋亡中的作用[D];扬州大学;2019年

4 王婷;自噬或铁死亡协同的光敏抗肿瘤活性研究[D];南京师范大学;2019年

5 陈兴兴;草鱼细胞中活化的STAT3能通过对Bcl-2进行调控进而缓解自噬[D];南昌大学;2019年

6 凌仕诚;内质网应激介导自噬与凋亡缓解高脂诱导黄颡鱼肠道脂肪沉积的研究[D];华中农业大学;2019年

7 冯娅琳;褐飞虱线粒体自噬相关基因的克隆与功能研究[D];中国计量大学;2018年

8 刘诗语;氯化镧诱导的神经元氧化应激对JNK相关信号通路活化状态和自噬相关基因表达水平的影响[D];中国医科大学;2019年

9 周冰倩;自噬在蛋白尿诱导的肾间质纤维化中作用的研究[D];中国医科大学;2019年

10 牛佳媛;七氟醚后处理通过IRE1/JNK/beclin1信号通路调节内质网应激-自噬减轻新生大鼠缺血缺氧性脑损伤[D];中国医科大学;2019年

本文编号：2869813