PLoS Pathogens—袁聪俐课题组揭示病原菌效应蛋白细胞质膜定位机制
日期：2024-12-27
袁聪俐课题组与合作者在PLoS Pathogens上发表了题为“Anchorage of bacterial effector at plasma membrane via selective phosphatidic acid binding to modulate host cell signaling”的文章。该研究揭示了细菌效应蛋白通过特异性结合磷脂酸（Phosphatidic acid, PA）定位于细胞质膜，进而干扰宿主正常生理活动的机制。
细菌病原体利用分泌系统将效应蛋白“注射”至宿主细胞内，这些效应蛋白借助特定的亚细胞定位重编程宿主信号通路，以扰乱宿主细胞正常生理活动。已有研究证实病原菌效应蛋白通常结合质膜中PI(4,5)P2建立宿主细胞质膜定位特性。本研究通过磷脂分子探针及磷脂消除技术证实巴尔通体效应蛋白（Bartonella effector proteins, Beps）C末端的BID域特异性结合磷脂酸（PA），引导Beps定位于宿主细胞的细胞质膜（图1）。
BID结构域包含一个富含疏水和正电荷氨基酸的“HOOK”亚结构域，其中具有保守的PA结合基序：LAGxxΦΦGΦKxxxR（x代表任意氨基酸，Φ代表任意疏水性氨基酸），其中保守的甘氨酸、精氨酸和疏水性氨基酸分别在稳定HOOK亚结构域、通过静电作用结合PA以及插入脂质双分子层中发挥作用，协同保障Beps在细胞质膜的稳定结合（图2）。
图 1
图 2
Beps的细胞质膜定位紧密关联其生理功能。突变保守氨基酸残基，将阻碍效应蛋白BepC于细胞质膜定位，致使BepC诱导宿主细胞应激纤维形成及细胞片段化等生理毒性丧失。再者，巴尔通体效应蛋白BepD因序列负电氨基酸突变，影响PA结合基序中保守精氨酸与PA的结合，导致BepD定位于细胞质内。酶联免疫吸附试验表明，BepD细胞质定位可促宿主巨噬细胞IL-10分泌来建立免疫沉默；将负电氨基酸突变为丙氨酸后，BepD恢复细胞质膜定位，但无法诱导IL-10分泌。可见，BepD在细胞质内的定位对其调控宿主细胞免疫反应的能力极为关键。
本研究证实了细菌效应蛋白与PA的结合特性及其对细胞膜定位和功能的决定性意义，为深入探究细菌在宿主细胞内的复杂致病机制提供了理论依据。此外，巴尔通体效应蛋白的PA结合及细胞质膜定位特点，使得该类效应蛋白成为研究细胞质膜PA分子代谢的理想生物探针。
原文链接：https://www.agri.sjtu.edu.cn/Data/View/9566