近日,，國際微生物學領域權威雜志《分子微生物學》Molecular Microbiology在線刊登了美國威斯康星大學研究人員的最新研究成果“Ubiquitin and ubiquitin-modi？ed proteins activate the Pseudomonas aeruginosa T3SS cytotoxin,， ExoU,，”,，文章中，研究人員首次揭示了銅綠假單胞菌可以利用泛素來作為三型分泌系統(tǒng)毒性因子ExoU的激活劑來激活毒性因子的表達,。
病原菌通過形形色色的變化來克服宿主對病原菌的屏障作用,，宿主依賴免疫系統(tǒng)來識別并且消滅病原菌，長期以來,，病原菌和宿主一直進行著斗爭,，病原菌在這個過程中變得越來越聰明，它通過調節(jié)宿主的分子信號通路,，尤其是涉及炎癥的通路,，同時改變宿主體內蛋白的穩(wěn)定性來確保其逃逸，不再被宿主的免疫系統(tǒng)識別而最終消滅,，這種斗爭一直在進行著,，微生物進行的泛素化和非泛素化干擾途徑被認為是主要的逃逸宿主消滅的機制。
銅綠假單胞菌是來自土壤的一類機會致病菌,，這種致病菌可以利用宿主的免疫缺陷或者組織損傷進而感染宿主,，并且建立持久的感染過程，尤其是在嗜中性白血球減少癥和重度燒傷病人身上建立感染,，由于該菌比較強的耐藥性致使臨床治療的無奈,，銅綠假單胞菌可以引起急性和慢性感染，尤其是在肺纖維囊腫病人身上可以建立長期的慢性感染,，對病人的傷害不僅取決于細菌的繁殖情況,，而且取決于宿主對于不能清楚的細菌所引起的巨大的炎癥反應。
特別值得注意的是,，銅綠假單胞菌可以分泌很多組織降解的酶類以及許多改變真核生物生理特性的毒性因子,，該菌擁有三型分泌系統(tǒng)(T3SS)，可以在感染的細胞中運輸和注入至少四種毒性因子,，給細胞內注入ExoS和ExoT兩種毒力蛋白可以擾亂細胞的信號通路以及細胞的骨架成分,，每種酶都是雙功能，而且包含了Rho GTP酶激活蛋白和ADP-核糖基轉移酶結構域,，ExoY的注入可以導致內皮細胞的接合處的誘導作用,，ExoU具有磷脂酶A2的活性；對于ExoS和ExoT而言,，它們的激活劑是14-3-3腳手架蛋白的成員,，ExoU在超氧化物歧化酶存在下或者SOD1的存在下就可以被激活，ExoY的激活輔因子目前并不清楚,，四種酶類和它們的輔助激活因子之間的研究非常少,，分子水平上，確定抑制子的發(fā)展將依賴于表現(xiàn)激活劑機理的特點,。
作者的研究闡釋了ExoU被SOD1激活的機制,，運用生物化學和蛋白質組學的方法可以確定SOD1是ExoU的激活劑,，和ExoS和ExoT的激活劑一樣，SOD1在真核生物中也普遍存在,，而且在細胞質中濃度很高,，SOD1在真核和原核生物中的序列差異說明了原核生物ExoU毒力的特異性，牛SOD1(bSOD1)也可以作為激活劑,，但是其激活的能力依賴于組織的起源以及供給量，ExoU激活所需要的bSOD1和重組酵母SOD1（ySOD1）相對較高,，但是在動態(tài)分析中卻是不飽和的,，眾多數(shù)據(jù)顯示，少量的SOD1分子對于ExoU的激活是必須的,。作者在文中指出,，他們的研究目的是要確定bSOD1和ySOD1介導的ExoU激活的性質，數(shù)據(jù)顯示,，體外ySOD1的翻譯后泛素化和單泛素化,，包含bSOD1在內，對于ExoU的激活是必不可少的,，原核病原菌運用多重機制與真核生物的泛素化系統(tǒng)相互作用,，并且調節(jié)真核生物的泛素化系統(tǒng)，作者的研究發(fā)現(xiàn)“細菌的三型分泌系統(tǒng)利用泛素作為酶活性的激活劑來介導宿主細胞的死亡”成為首次報道細菌可以利用泛素來作為激活劑激活細菌毒性因子的研究,。（生物谷：T.Shen編譯）
doi:10.1111/j.1365-2958.2011.07904.x
PMC:
PMID:
Ubiquitin and ubiquitin-modified proteins activate the Pseudomonas aeruginosa T3SS cytotoxin, ExoU
David M. Anderson1,3,†, Katherine M. Schmalzer1,3,†, Hiromi Sato1,3, Monika Casey3, Scott S. Terhune1,4, Arthur L. Haas5, Jimmy B. Feix2, Dara W. Frank1,3,*
Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic Gram-negative pathogen that possesses a type III secretion system (T3SS) critical for evading innate immunity and establishing acute infections in compromised patients. Our research has focused on the structure–activity relationships of ExoU, the most toxic and destructive type III effector produced by P. aeruginosa. ExoU possesses phospholipase activity, which is detectable in vitro only when a eukaryotic cofactor is provided with membrane substrates. We report here that a subpopulation of ubiquitylated yeast SOD1 and other ubiquitylated mammalian proteins activate ExoU. Phospholipase activity was detected using purified ubiquitin of various chain lengths and linkage types; however, free monoubiquitin is sufficient in a genetically engineered dual expression system. The use of ubiquitin by a bacterial enzyme as an activator is unprecedented and represents a new aspect in the manipulation of the eukaryotic ubiquitin system to facilitate bacterial replication and dissemination.
