來自北京大學(xué)生科院，中國科學(xué)院的研究人員發(fā)表了題為“Structure of the type VI effector-immunity complex (Tae4-Tai4) provides novel insights into the inhibition mechanism of the effector by its immunity protein”的文章,，解析了T6SS系統(tǒng)中兩個(gè)新成員在幫助細(xì)菌之間進(jìn)行“廝殺”,，以及保護(hù)自身細(xì)胞的作用新機(jī)制，提出了一種獨(dú)特的抑制模式,，有助于研發(fā)出對(duì)抗病原菌的藥物,。相關(guān)成果公布在1月3日的JBC雜志上。
文章的通訊作者是中國科學(xué)院“引進(jìn)國外杰出人才”入選者董宇輝研究員,，主要研究領(lǐng)域包括蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析方法研究,，以及利用X射線小角散射研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能等。
VI型分泌系統(tǒng)（T6SS）是一個(gè)蛋白輸出機(jī)器,，在所有已測(cè)序細(xì)菌的大約四分之一中都存在,。細(xì)菌能利用這個(gè)系統(tǒng)，以一種依賴于接觸的方式向其它細(xì)菌細(xì)胞提供有毒效應(yīng)子蛋白,。
近期的一些研究顯示,，T6SS在物種間的相互作用中發(fā)揮了重要作用，比如包含有T6SS的革蘭陰性菌就能向其臨近的細(xì)胞傳遞效應(yīng)因子,，從而殺死它們,。同時(shí)該細(xì)胞本身也會(huì)產(chǎn)生一些同源的免疫蛋白，用以保護(hù)自身細(xì)胞不受到有毒效應(yīng)因子的影響,。
Tae4 (VI型酰胺酶效應(yīng)因子4) 和Tai4 (VI型酰胺酶免疫因子4) 是最新發(fā)現(xiàn)的T6SS效應(yīng)因子-免疫對(duì),。在這篇文章中，研究人員報(bào)道了來自陰溝腸桿菌（enterobacter cloacae）的Tae4的晶體結(jié)構(gòu),，以及來自陰溝腸桿菌和鼠傷寒沙門氏菌（Salmonella typhimurium）的Tae4-Tai4復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu),。其中陰溝腸桿菌是一種在人和動(dòng)物腸道中生長繁殖的正常菌群，在自然界中分布廣泛,，而鼠傷寒沙門氏菌主要引起小腸結(jié)腸炎,，是小兒沙門氏菌感染中最常見者。
Tae4可以作為一種DL-肽鏈內(nèi)切酶,，具有典型的N1pC/P60結(jié)構(gòu)域,。與Tsi1不同，Tai4是一種全螺旋蛋白,，在溶液中能形成二聚體,。利用X射線小角散射SAXS方法，并結(jié)合超速離心沉淀方法,，研究人員發(fā)現(xiàn)Tae4-Tai4復(fù)合物結(jié)構(gòu)緊湊,，由一個(gè)Tai4二聚體,，和兩個(gè)Tae4分子組成。
并且研究人員還進(jìn)行了Tae4-Tai4界面基于結(jié)構(gòu)的突變分析,，發(fā)現(xiàn)二聚體Tai4亞基中有一個(gè)螺旋(α3)在結(jié)合Tae4分子時(shí),，發(fā)揮了主要作用，而另外一個(gè)亞基上的一個(gè)凸出循環(huán)（L4）則主要負(fù)責(zé)抑制Tae4的活性,。這個(gè)抑制過程需要Tai4二聚體之間的協(xié)作,。
這些研究結(jié)果揭示出了一種效應(yīng)因子-免疫對(duì)中存在的獨(dú)特抑制機(jī)制，從而有助于研發(fā)出對(duì)抗病原菌的藥物,。
關(guān)于T6SS系統(tǒng),，此前另外一項(xiàng)研究顯示，霍亂弧菌借助于這種分泌系統(tǒng),，可以戰(zhàn)勝它的競(jìng)爭(zhēng)者,。研究人員首先利用了熒光顯微鏡技術(shù)將T6SS蛋白，VipA與一種熒光標(biāo)記結(jié)合,。由于這種熒光標(biāo)記在霍亂弧菌細(xì)胞中會(huì)彌散,，在綠色光下T6SS機(jī)器就會(huì)發(fā)光。研究人員看到形成了一個(gè)長管狀的結(jié)構(gòu),，然后在不到5毫秒的時(shí)間內(nèi)崩塌至僅一半大小,。隨后在數(shù)秒鐘內(nèi)在同一細(xì)胞的另一個(gè)位置同樣的結(jié)構(gòu)又再度重建為擴(kuò)展形狀。這一過程不斷地重演,，表明細(xì)胞未因此受到損害,。之后他們又利用電子顯微鏡則提供T6SS元件和結(jié)構(gòu)改變狀態(tài)的靜態(tài)、高分辨率快照,。最終指出了T6SS和噬菌體鞘系統(tǒng)有著進(jìn)化關(guān)聯(lián),。(生物谷Bioon.com)
doi: 10.1074/jbc.M112.434357
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Structure of the type VI effector-immunity complex (Tae4-Tai4) provides novel insights into the inhibition mechanism of the effector by its immunity protein
Heng Zhang1, Heng Zhang2, Zeng-Qiang Gao2, Wen-Jia Wang2, Guang-Feng Liu2, Jian-Hua Xu2, Xiao-Dong Su1 and Yu-Hui Dong2,*
Background: The bacteria effector Tae4 is injected into the recipient cells to kill them and the immunity protein Tai4 is produced to inactivate Tae4. Results: Tae4 displays a papain-like fold and Tai4 dimer is responsible for inhibiting Tae4 activity. Conclusion: The inactivation of Tae4 is required by collaboration of both subunits of Tai4 dimer. Significance: Our results add new insights into the effector-immunity interaction module.
