12月20日,，據(jù)《每日科學(xué)》報(bào)道，細(xì)菌能夠通過控制一個(gè)自然的胞內(nèi)進(jìn)程,，在正常細(xì)胞內(nèi)為自己建造一個(gè)偽裝性的屋子以及引起疾病,。
普渡大學(xué)生物學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，揭示了來自嗜肺軍團(tuán)菌（一種能導(dǎo)致軍團(tuán)病的細(xì)菌）中的一對(duì)蛋白是如何改造宿主蛋白以挪用細(xì)胞內(nèi)的原材料來建造和偽裝一個(gè)大的結(jié)構(gòu),，在細(xì)菌復(fù)制時(shí)提供場所,。
生物學(xué)副教授羅朝青（音譯）領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究，他說,，對(duì)宿主蛋白的修飾筑造了一個(gè)大壩,，以阻止本用于細(xì)胞內(nèi)建設(shè)用的"磚瓦"到達(dá)它們原先的目的地。這些蛋白質(zhì)"磚瓦"隨后被挪用并納入到一種被稱之為空泡的細(xì)菌結(jié)構(gòu)中,，空泡為細(xì)菌在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制提供場所,。因?yàn)榭张莅烊坏募?xì)胞內(nèi)物質(zhì)，因此它不會(huì)被識(shí)別成一種外來結(jié)構(gòu),。
"細(xì)菌的蛋白利用細(xì)胞膜蛋白來建造它們的屋子,，它有點(diǎn)像一個(gè)氣球"，羅說,。"這個(gè)屋子需要伸展以及變得更大以便更多的細(xì)菌進(jìn)行復(fù)制,。膜材料有助于空泡更具彈性和延展性,，它也能偽裝結(jié)構(gòu)。細(xì)菌偷細(xì)胞的材料來建造它們自己的屋子,，然后偽裝屋子以使之與周圍融為一體,。"
令羅最驚訝的是細(xì)菌為達(dá)到竊取所使用的方法。名為AnkX和Lem3的細(xì)菌蛋白,，通過一種叫磷酸化的生化過程對(duì)宿主蛋白進(jìn)行修飾,，健康細(xì)胞通過磷酸化作用來調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)。磷酸化已知發(fā)生在許多生物中,，它涉及在目標(biāo)分子上加上一個(gè)被稱為磷酸基團(tuán)的小化學(xué)元件,，他說。研究小組發(fā)現(xiàn),，AnkX將磷酸基團(tuán)加在了一種宿主蛋白質(zhì)上,，這種宿主蛋白參與將蛋白從細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)移動(dòng)到它們目的地。這種修飾作用有效的關(guān)閉了這一進(jìn)程,，并創(chuàng)建了一個(gè)大壩以阻止胞內(nèi)蛋白到達(dá)它們的目的地,。
細(xì)菌蛋白Lem3定位在空泡的外部，反轉(zhuǎn)宿主蛋白的修飾作用以確保這些蛋白質(zhì)"磚瓦"能被自由的用于建造細(xì)菌的結(jié)構(gòu),。
這項(xiàng)研究首次鑒定了直接添加以及移除磷酸化基團(tuán)的細(xì)菌蛋白,，羅說。
"我們非常驚訝地發(fā)現(xiàn),，細(xì)菌蛋白利用磷酸化過程而且發(fā)現(xiàn)這個(gè)過程是可逆的",，他說。"這是信號(hào)在胞內(nèi)傳遞的一種新途徑的證據(jù),，我們迫切的想調(diào)查它",。
該小組還發(fā)現(xiàn)，磷酸化作用發(fā)生在蛋白中一個(gè)被稱之為Fic域的特定位點(diǎn),。以往的研究表明,，這個(gè)位點(diǎn)誘導(dǎo)了一個(gè)不同的稱之為單磷酸腺苷化（AMPylation）的反應(yīng)。
一個(gè)結(jié)構(gòu)域催化一種以上的反應(yīng),，這很罕見,，過去認(rèn)為這個(gè)位點(diǎn)的唯一職責(zé)是轉(zhuǎn)移單磷酸腺苷化所需的化學(xué)基團(tuán)，羅說,。"揭露這個(gè)結(jié)構(gòu)域的雙重角色對(duì)于鑒定或篩查用于抑制它的活性及治療疾病的化合物非常要",，他說，這個(gè)結(jié)構(gòu)域參與了遠(yuǎn)比我們能想象的更廣泛的生化反應(yīng),，可能成為有效治療疾病的一個(gè)潛力靶標(biāo),。
在感染過程中，細(xì)菌傳送了數(shù)以百計(jì)的蛋白進(jìn)入正常細(xì)胞以改變細(xì)胞進(jìn)程，將惡劣的環(huán)境轉(zhuǎn)變成非常適宜細(xì)菌復(fù)制的環(huán)境,，但是目前只知道其中大約20種蛋白的具體作用,，羅說。
"為了查明能作為新抗生素靶標(biāo)的蛋白質(zhì),，我們需要確定這些蛋白質(zhì)在成功感染中的角色和重要性",，他說。"我們需要了解,，在生化水平上,，這些蛋白究竟具體做了什么以及它們是如何控制了細(xì)胞內(nèi)的過程，然后我們就可以發(fā)現(xiàn)新的途徑來阻斷這些活動(dòng),，阻止感染及挽救生命",。
發(fā)表于本期PNAS上的一篇文章詳述了他們研究工作，該項(xiàng)目由美國國立衛(wèi)生研究院資助,。除了羅,，普渡大學(xué)的研究生譚云浩（音譯）和印第安納大學(xué)的Randy共同撰寫了論文。羅下一步計(jì)劃利用這些細(xì)菌蛋白作為一種工具,，去更多的了解受磷酸化作用控制的復(fù)雜的胞內(nèi)過程,，同時(shí)確定這些蛋白在細(xì)胞信號(hào)通路生化過程中的角色。（生物谷bioon.com）
doi:10.1073/pnas.1114023109
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Legionella pneumophila regulates the small GTPase Rab1 activity by reversible phosphorylcholination
Yunhao Tan, Randy J. Arnold, Zhao-Qing Luo
Abstract Effectors delivered into host cells by the Legionella pneumophila Dot/Icm type IV transporter are essential for the biogenesis of the specialized vacuole that permits its intracellular growth. The biochemical function of most of these effectors is unknown, making it difficult to assign their roles in the establishment of successful infection. We found that several yeast genes involved in membrane trafficking, including the small GTPase Ypt1, strongly suppress the cytotoxicity of Lpg0695(AnkX), a protein known to interfere severely with host vesicle trafficking when overexpressed. Mass spectrometry analysis of Rab1 purified from a yeast strain inducibly expressing AnkX revealed that this small GTPase is modified posttranslationally at Ser(76) by a phosphorylcholine moiety. Using cytidine diphosphate-choline as the donor for phosphorylcholine, AnkX catalyzes the transfer of phosphorylcholine to Rab1 in a filamentation-induced by cAMP(Fic) domain-dependent manner. Further, we found that the activity of AnkX is regulated by the Dot/Icm substrate Lpg0696(Lem3), which functions as a dephosphorylcholinase to reverse AnkX-mediated modification on Rab1. Phosphorylcholination interfered with Rab1 activity by making it less accessible to the bacterial GTPase activation protein LepB; this interference can be alleviated fully by Lem3. Our results reveal reversible phosphorylcholination as a mechanism for balanced modulation of host cellular processes by a bacterial pathogen.
