半胱氨酸甲基化阻断NF-κB信号通路中对泛素链的识别

发布时间：2020-04-15 06:40

【摘要】：NF-κB信号通路在宿主抵御病原菌感染的过程中起到了至关重要的作用。宿主细胞识别病原体相关分子模式后,可以激活NF-κB信号通路,从而启动炎症因子等抗感染基因的转录,促进细胞的存活,最终达到拮抗病原菌的感染的目的。与此同时,很多病原菌感染宿主时,都会将效应蛋白或者毒素分泌到宿主细胞内来抑制宿主的NF-κB信号通路,从而利于自身的繁殖和扩散。例如,近年来人们发现肠致病性大肠杆菌(enteropathogenic Escherichia coli, EPEC)在感染人小肠上皮细胞的过程中,会抑制宿主的NF-κB信号通路。随后的遗传筛选发现一个叫做NleE的效应蛋白起到了主要作用。NleE在肠致病性大肠杆菌,肠出血性大肠杆菌(enterohemorrhage Escherichia coli, EHEC),志贺氏菌(Shigella)以及部分沙门氏菌(Salmonella)中高度保守。因此,对NleE效应蛋白功能的研究,不仅会帮助揭示多种肠道致病菌抑制宿主NF-κB信号通路的保守机制,更将帮助我们深入的了解病原菌与宿主之间的相互作用,从而为拮抗病原菌感染提供新的线索和思路。 通过一系列的细胞及生化实验,我们发现NleE是通过阻断NF-κB信号通路中关键激酶TAKl的活化来抑制NF-κB信号通路的。通过对TAK1激酶活化过程的研究,我们猜测NleE极有可能直接作用于由TAK1、TAB1和同源分子TAB2或TAB3组成的TAKl复合物。通过酵母双杂交,我们发现NleE能特异性地结合TAB3。在哺乳动物细胞中,NleE能够同TAB2/3发生相互作用,并抑制二者过表达诱导的NF-κB激活。TAB2和TAB3(TAB2/3)是NF-κB信号通路中关键的信号转导分子,其C端的锌指结构域(Np14-like zinc finger, NZF结构域)可特异地识别并结合NF-κB通路上游激活所产生的泛素链,从而促进TAK1激酶的磷酸化。激活后的TAKl磷酸化IKK复合物,并最终导致NF-κB转录因子进入细胞核内,调节下游基因的转录。我们发现,NleE的存在可以破坏TAB2/3同泛素链的结合。因为TAB2/3是通过NZF结构域来识别并结合泛素链,所以我们猜测NleE可能直接作用于TAB2/3的NZF结构域(TAB2/3-NZF)。体外重组蛋白pulldown实验证实了我们的猜想。随后通过质谱检测,我们发现NleE对TAB2/3-NZF中负责螯合锌离子的一个半胱氨酸(Cysteine, Cys)造成甲基化修饰。同位素示踪实验也证实,NleE确实是一个依赖于S.腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl-L-methionine, SAM)的甲基转移酶。NleE对TAB2/3-NZF结构域的半胱氨酸甲基化修饰使得锌离子离去,TAB2/3丧失结合泛素链的能力,从而实现对NF-κB信号通路的抑制。 我们研究阐明了来自EPEC的效应蛋白NleE的生化本质,揭示了EPEC感染宿主细胞时抑制宿主细胞NF-κB信号通路的主要机制。同时,我们也首次报道了酶促发生的半胱氨酸甲基化能够作为一种调节信号转导的蛋白翻译后修饰方式。这极大地拓宽了我们对于信号转导调控手段的认识。 我们还发现,NleE也可以作用于另一个含有NZF结构域的蛋白——ZRANB3，同TAB2/3不同,ZRANB3并不参与NF-κB通路的组成,而是在DNA损伤修复中起到一定的作用,但具体机制并不完全清楚。NleE对ZRANB3的半胱氨酸甲基化修饰,同样会使ZRANB3丧失结合泛素链的能力。考虑到锌指结构在真核生物中的广泛存在；而且由于锌离子的存在,会使半胱氨酸的巯基的亲核性增加,更易通过亲核取代方式发生甲基化修饰,因此我们推测在真核生物中极有可能也存在蛋白质的半胱氨酸甲基化修饰。 另外,我们实验室也解析了NleE蛋白的晶体结构,发现了NleE中参与酶促反应的重要残基,并且NleE的整体结构同目前已报道的SAM依赖的甲基转移酶的结构都不相同,代表了一类结构独特的甲基转移酶。
【学位授予单位】：北京协和医学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R3411;Q517

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 张文刚;杨润军;;牛Fas相关死亡功能域蛋白(FADD)研究进展[J];中国牛业科学;2013年04期

2 隗黎丽;吴华东;熊六凤;;柱状黄杆菌对草鱼TLRs基因表达水平的影响[J];大连海洋大学学报;2013年04期

3 陈大帅;周思远;唐宏智;李瑛;;针刺调节核转录因子-κB信号通路的实验研究进展[J];中华中医药杂志;2013年10期

4 Jinshan ZHAO;Ke JIANG;Zhenghao DAI;Xiaoli REN;Yumei WANG;Yongping JIANG;Mingtuan LIU;Yonglian DAI;Lele HOU;Hegang LI;;Advances in Mathematical Modeling of NFκB Signal Transduction in Mammals[J];Agricultural Biotechnology;2013年04期

5 敏思聪;俞银贤;马金忠;;TLR4信号转导通路与骨关节炎[J];国际骨科学杂志;2013年04期

6 Yu-Shan Chen;Xiao-Bo Qiu;;Ubiquitin at the crossroad of cell death and survival[J];Chinese Journal of Cancer;2013年12期

7 李文利;刘媛;李凤娟;李亚洁;;柞蚕免疫相关基因Apdorsal的克隆鉴定与表达分析[J];蚕业科学;2014年01期

8 顾鑫瑾;孙礼侠;;胆管损伤后狭窄与相关因子研究进展[J];腹腔镜外科杂志;2014年05期

9 王兴平;罗仍卓么;李峰;许尚忠;李俊雅;高雪;;牛TRAF6基因编码区的克隆及序列分析[J];广东农业科学;2014年11期

10 王冬梅;冯亚琼;崔春晓;李娜娜;杜东颖;秦运杰;付朋飞;夏平安;;脂多糖对猪繁殖与呼吸综合征病毒诱导的抗病毒免疫反应的影响[J];中国畜牧兽医;2014年08期

相关会议论文 前3条

1 何鹏;胡忠玉;;Toll样受体研究进展[A];2013年中国药学大会暨第十三届中国药师周论文集[C];2013年

2 Mary Kaileh;Ranjan Sen;;Role of NF-κB in the Anti-Inflammatory Effects of Tocotrienols[A];Journal of the American College of Nutrition（Volume29，Number3（s），，June2010）[C];2010年

3 刘勇;张谷;朱玉萍;钱俊;鞠海星;冯海洋;李德川;;局部进展期直肠癌术前新辅助治疗后NF-κB和Caspase8表达变化及临床意义[A];2013年浙江省肛肠外科学术年会暨结直肠疾病的微创及综合治疗新进展学习班论文汇编[C];2013年

相关博士学位论文 前10条

1 蒋亮;基于转基因工程的家蚕核型多角体病毒（BmNPV）抗性素材创新及抗性机制研究[D];西南大学;2013年

2 吴微;程序性坏死相关基因在慢性淋巴细胞白血病中的表达、临床意义及功能研究[D];南京医科大学;2013年

3 李游山;家蚕蛋白酶抑制剂抵御昆虫致病性真菌入侵的分子机理研究[D];西南大学;2013年

4 张晓颖;锌指蛋白A20在急性髓性白血病树突状细胞中的作用[D];中国人民解放军军事医学科学院;2013年

5 姚琪;蛋白质翻译后修饰及不同修饰间相互调控研究[D];武汉大学;2011年

6 泰文娇;番荔枝酰胺衍生物FLZ的神经保护作用机制研究[D];北京协和医学院;2013年

7 张洪菊;CUEDC2在慢性粒细胞白血病细胞伊马替尼耐药中的作用[D];北京协和医学院;2013年

8 王蓓;EV71拮抗I型干扰素产生的分子机制研究[D];北京协和医学院;2013年

9 阳乔;单核/巨噬细胞在肝衰竭中的作用及调节机制研究[D];浙江大学;2013年

10 胡章雪;Zonulin在动脉粥样硬化发病机制中的作用研究与甘氨鹅脱氧胆酸细胞毒性的体外实验研究[D];第三军医大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 张弘韬;转TLR2基因绵羊鉴定及其炎症反应研究[D];黑龙江八一农垦大学;2013年

2 孙百超;NF-κB介导的炎性反应与2型糖尿病在冠状动脉粥样硬化性心脏病中的作用[D];吉林大学;2013年

3 马丽斌;丙泊酚和七氟烷对单肺通气下行食管癌根治术患者炎症反应及肺功能的影响[D];郑州大学;2013年

4 杨q

本文编号：2628255