淺析沙門菌效應(yīng)蛋白對(duì)宿主細(xì)胞的影響及分子機(jī)制論文
摘要：沙門菌 (Salmonella spp.) 作為胞內(nèi)病原菌, 通過侵入宿主細(xì)胞, 導(dǎo)致人類和多種動(dòng)物感染疾病。在與宿主細(xì)胞的長(zhǎng)期斗爭(zhēng)中, 沙門菌進(jìn)化出多種機(jī)制來逃避宿主的監(jiān)視與防御, 從而完成侵入并生存增殖的過程。盡管一些效應(yīng)蛋白靶向的宿主因子已經(jīng)被發(fā)現(xiàn), 但大多數(shù)效應(yīng)蛋白的靶點(diǎn)尚且未知。本文綜述了沙門菌效應(yīng)蛋白對(duì)宿主細(xì)胞生理活動(dòng)的影響, 包括對(duì)細(xì)胞骨架的變化, 炎癥應(yīng)答, 胞膜修飾和濾泡的胞內(nèi)移動(dòng)的現(xiàn)象及其分子機(jī)制進(jìn)行闡述。
關(guān)鍵詞：沙門菌; 效應(yīng)蛋白; 宿主因子;
沙門菌是一種革蘭氏陰性病原菌, 能侵入宿主腸道上皮細(xì)胞并在胞內(nèi)生存和增殖, 從而引起一系列的疾病, 包括腸胃炎、腹痛、傷寒癥等[1]。全球每年由于沙門菌感染導(dǎo)致的疾病與死亡正成為重大的公共衛(wèi)生問題。
沙門菌通過向宿主細(xì)胞內(nèi)分泌多種毒力因子, 來調(diào)控宿主細(xì)胞的生理活動(dòng)以利于自身的生存, 這些毒力因子被稱為效應(yīng)蛋白。Ⅲ型分泌系統(tǒng) (TypeⅢsecretion system, T3SS) 是沙門菌一套特殊的蛋白質(zhì)分泌系統(tǒng), 將沙門菌分泌的效應(yīng)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)至宿主細(xì)胞中[2]。沙門菌有兩套功能不同的Ⅲ型分泌系統(tǒng)T3SS1和T3SS2, 分別由沙門菌毒力島1和2 (Salmonella pathogenicity island, SPI-1和SPI-2) 編碼[3], 其中SPI-1編碼的T3SS1在細(xì)菌感染的初期發(fā)揮作用, 啟動(dòng)沙門菌對(duì)上皮細(xì)胞的侵入[4]。而SPI-2編碼的T3SS2在系統(tǒng)性感染中發(fā)揮重要作用[5], 當(dāng)細(xì)菌進(jìn)入宿主細(xì)胞后, T3SS2的效應(yīng)蛋白被轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞內(nèi)的不同部位, 調(diào)控宿主細(xì)胞的多種生理狀態(tài)。除了分泌效應(yīng)蛋白外, 沙門菌感染細(xì)胞后會(huì)在胞內(nèi)形成包含沙門菌的濾泡 (Salmonella-containing vacuole, SCV) , 并在其中增殖[6]。在沙門菌與宿主細(xì)胞的互作過程中, 沙門菌分泌的效應(yīng)蛋白對(duì)宿主細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和生理活動(dòng)具有廣泛的調(diào)控作用。首先, 沙門菌利用效應(yīng)蛋白操縱宿主細(xì)胞骨架蛋白, 引起細(xì)胞膜的褶皺, 從而促進(jìn)沙門菌的入侵。侵入宿主內(nèi)的沙門菌分泌效應(yīng)蛋白抑制炎癥反應(yīng)從而在胞內(nèi)存活, 并進(jìn)一步形成SCV進(jìn)行增殖, 此時(shí), 更多的效應(yīng)蛋白參與SCV胞膜的修飾, 促進(jìn)SCV的成熟并向胞膜移動(dòng), 繼續(xù)感染鄰近的細(xì)胞。本文即對(duì)效應(yīng)蛋白在胞內(nèi)的作用進(jìn)行綜述。
1 效應(yīng)蛋白引起細(xì)胞骨架的變化
沙門菌感染過程中, 肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的重排是宿主細(xì)胞發(fā)生的顯著變化之一, 并由此促進(jìn)沙門菌的入侵[7]。在細(xì)胞骨架重排的過程中, Rho GTPase發(fā)揮著重要作用, 其中小分子Cdc42和Rac常常作為信號(hào)傳導(dǎo)通路中重要的“分子開關(guān)”[8-9]。Sop B是一種具有肌醇磷酸酶活性的效應(yīng)蛋白, 經(jīng)T3SS1分泌至宿主細(xì)胞內(nèi), 激活以Cdc42為主的Rho GTPase活性, 從而促進(jìn)宿主細(xì)胞胞膜肌動(dòng)蛋白的重排[10]。Sop B也可以通過募集膜聯(lián)蛋白A2來為肌動(dòng)蛋白的重排提供平臺(tái)[11] (圖1) 。沙門菌通過特異性地靶向Microfold細(xì)胞從而侵入腸道上皮細(xì)胞, Sop B能夠誘導(dǎo)濾泡相關(guān)的腸上皮細(xì)胞發(fā)生上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化, 轉(zhuǎn)分化成為Microfold細(xì)胞, 這一過程依賴于Sop B引起的WNT-β-catenin信號(hào)通路的激活, 并能進(jìn)一步激活NF-κB配體RANKL的受體激活因子和受體RANK[12]。
Sop E是一種具有鳥苷酸交換因子活性的效應(yīng)蛋白, 它能夠與Sop B合作發(fā)揮功能。Sop E通過激活RHO GTPase進(jìn)而活化下游的p21-activated kinase (PAK) , PAK磷酸化宿主細(xì)胞內(nèi)的肌球蛋白MYO6, 使MYO6募集到富含肌動(dòng)蛋白的胞膜上, 這時(shí)Sop B參與其中, 與MYO6一起啟動(dòng)PI3K信號(hào)通路, 在沙門菌侵入位點(diǎn)產(chǎn)生磷脂酰肌醇三磷酸 (PIP3) , 促進(jìn)細(xì)胞骨架接頭蛋白的聚集[13], 啟動(dòng)細(xì)胞骨架的重排。盡管SopE與SopB功能上有部分重疊, 但其對(duì)細(xì)胞骨架的重排機(jī)制有所不同。一方面, Sop E的鳥苷酸交換因子活性能激活Rac1和Cdc42, 從而募集WAVE調(diào)控復(fù)合體 (WAVE regulatory complex, WRC) 和神經(jīng)Wiskott-Aldrich綜合征蛋白 (neural Wiskott-Aldrich syndrome protein, N-WASP) , 激活胞膜上的肌動(dòng)蛋白相關(guān)蛋白ARP2/3;另一方面, Sop E通過影響WASP家族成核促進(jìn)因子的聚集和激活 (圖1) , 引起局部肌動(dòng)蛋白的多聚化, 并進(jìn)一步引起胞膜的褶皺, 促進(jìn)沙門菌的入侵[14]。
除了Sop B和Sop E, Sip A和Sip C一樣可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架促進(jìn)沙門菌的入侵, 它們直接與T3SS插入位點(diǎn)處的肌動(dòng)蛋白結(jié)合從而發(fā)揮功能。Sip A抑制肌動(dòng)蛋白的解聚并能促進(jìn)肌動(dòng)蛋白在細(xì)菌侵入上皮細(xì)胞的位點(diǎn)聚集 (圖1) ;Sip C可能通過與中等纖維蛋白互作進(jìn)而影響細(xì)胞骨架[15]。為了完成感染宿主細(xì)胞的過程, 沙門菌分泌上述多種效應(yīng)蛋白進(jìn)入宿主的上皮細(xì)胞中, 破壞肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架, 通過引起胞飲作用促進(jìn)沙門菌的入侵。
2 效應(yīng)蛋白影響宿主細(xì)胞的炎癥反應(yīng)
除了操縱宿主細(xì)胞骨架蛋白引發(fā)胞飲之外, 沙門菌還能引起胃腸道內(nèi)局部的炎癥反應(yīng), 完成感染宿主細(xì)胞的過程。但是, 作為機(jī)體的防御性反應(yīng), 炎癥反應(yīng)能使機(jī)體代謝增強(qiáng), 促進(jìn)抗體的形成, 增強(qiáng)吞噬細(xì)胞的吞噬功能, 不利于沙門菌的存活與增殖。因此, 在進(jìn)入宿主細(xì)胞后, 沙門菌能夠逆轉(zhuǎn)已經(jīng)發(fā)生重排的細(xì)胞骨架, 并分泌效應(yīng)蛋白抑制機(jī)體的炎癥反應(yīng)。
胃腸道的局部炎癥反應(yīng)能夠增強(qiáng)沙門菌對(duì)其他腸道菌群的競(jìng)爭(zhēng)性, 促進(jìn)沙門菌的侵入[16]。大多數(shù)SPI-1編碼的效應(yīng)蛋白都能通過MAPK和NF-κB途徑產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子IL-8, 引起腸道的炎癥反應(yīng)。宿主細(xì)胞受到沙門菌的刺激時(shí), 細(xì)胞表面的Toll樣受體 (Toll-like receptor, TLR) 能識(shí)別沙門菌的脂多糖等組分, 進(jìn)而激活吞噬細(xì)胞, 啟動(dòng)對(duì)機(jī)體內(nèi)細(xì)菌的殺傷, 同時(shí)也能激活炎癥相關(guān)的Caspase編碼基因的轉(zhuǎn)錄[17], 如Caspase-1編碼基因。Caspase1能特異剪切無活性的促炎癥細(xì)胞因子IL-18和IL-1β前體, 使其成為有活性的細(xì)胞因子, 促進(jìn)炎癥反應(yīng)的發(fā)生。通過T3SS輸送到宿主胞質(zhì)中的鞭毛絲狀體蛋白Fil C和桿狀蛋白Prg J能夠激活巨噬細(xì)胞中Caspase1編碼基因的表達(dá)。Caspase1啟動(dòng)吞噬細(xì)胞釋放促炎性細(xì)胞因子IL-18和IL-1β, 同時(shí)促進(jìn)T細(xì)胞釋放IL-17和IL-22, 在幾種細(xì)胞因子的共同作用下, 腸道黏膜中的炎癥反應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大[18]。除此之外, 能激活Caspase1編碼基因表達(dá)的效應(yīng)蛋白還有Sip B, 這種SPI-1易位子蛋白被注入到細(xì)胞膜中并轉(zhuǎn)移至線粒體, 造成細(xì)胞膜和線粒體損傷從而激活Caspase1編碼基因[19], 活化IL-18和IL-1β, 使宿主發(fā)生炎癥反應(yīng)。Sop E是具有鳥苷酸交換因子活性的效應(yīng)蛋白, 在誘導(dǎo)宿主細(xì)胞骨架重排后, 繼續(xù)利用Rho GTPase Rac1和Cdc42來激活基質(zhì)細(xì)胞的Caspase 1編碼基因, 引起腸道炎癥[20]。Sip A的作用也與激活炎癥性Caspase家族成員有關(guān), 它最早被發(fā)現(xiàn)為是一種與沙門菌侵入宿主細(xì)胞過程相關(guān)的效應(yīng)蛋白, 既可以促進(jìn)肌動(dòng)蛋白聚合, 協(xié)助沙門菌進(jìn)入上皮細(xì)胞;也能促進(jìn)多核粒細(xì)胞向腸道上皮細(xì)胞遷移, 對(duì)促進(jìn)Caspase3編碼基因的轉(zhuǎn)錄發(fā)揮著重要的作用, 從而直接誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)[21]。
在沙門菌進(jìn)入宿主細(xì)胞后, 細(xì)胞骨架將會(huì)恢復(fù), 為避免炎癥反應(yīng)的擴(kuò)大對(duì)沙門菌的生存造成不利影響, 沙門菌會(huì)釋放其他效應(yīng)蛋白來抑制炎癥反應(yīng)。Spt P就是其中一種這樣的效應(yīng)蛋白, 在沙門菌感染后使Rho GTPase失活, 逆轉(zhuǎn)重排的細(xì)胞骨架。Spt P具有蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸酯酶活性, 能夠抑制MAPK途徑介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)和IL-8的分泌。在感染后期, Spt P使AAA+ATPase去磷酸化, 這些功能對(duì)沙門菌的胞內(nèi)增殖至關(guān)重要[22]。E3泛素連接酶效應(yīng)蛋白Ssp H1和SPI-1效應(yīng)蛋白Avr A都能夠下調(diào)宿主因沙門菌入侵而產(chǎn)生的IL-8, 其中Ssp H1結(jié)合并使絲/蘇氨酸蛋白激酶N1泛素化, 從而抑制NF-κB的活性[23]。Avr A具有乙酰轉(zhuǎn)移酶活性, 能夠靶向MAPK和NF-κB通路來抑制由于吞噬細(xì)胞細(xì)胞凋亡而引起的炎癥;Spv C是一種具有磷酸蘇氨酸裂解酶活性的效應(yīng)蛋白, 與Avr A一樣靶向MAPK和NF-κB通路, 除此之外它還能通過抑制IL-8和腫瘤壞死因子的生成從而降低炎癥反應(yīng)對(duì)細(xì)菌胞內(nèi)生存的影響[24]。
Ste A可以被T3SS1和T3SS2分泌到上皮細(xì)胞和吞噬細(xì)胞中, 它在He La細(xì)胞中的功能體現(xiàn)在引起許多基因表達(dá)的改變, 激活包括調(diào)控細(xì)胞外基質(zhì)組織、細(xì)胞增殖和絲/蘇氨酸激酶信號(hào)通路在內(nèi)的多個(gè)基因表達(dá);抑制包括調(diào)控免疫反應(yīng)、細(xì)胞死亡、細(xì)胞粘附和細(xì)胞遷移等基因的表達(dá), 這些功能也暗示著Ste A能夠調(diào)節(jié)宿主的炎癥反應(yīng)[25]。
Spv D也能通過影響NF-κB通路來抑制炎癥反應(yīng)的進(jìn)行。Spv D和宿主蛋白Xpo2相互作用, 阻斷了importin-α從細(xì)胞核中正常循環(huán), 影響了Rel A (p65) 向細(xì)胞核內(nèi)的遷移, 并進(jìn)一步抑制了受NF-κB調(diào)控的啟動(dòng)子激活[26]。Pip A、Gog A和Gtg A屬于同一家族的效應(yīng)蛋白, 它們靶向NF-κB通路中的各個(gè)組成部分, 這些效應(yīng)蛋白作為蛋白酶切除Rel A (p65) 和Rel B轉(zhuǎn)錄因子, 來抑制炎癥反應(yīng)的發(fā)生[27]。
除了通過抑制NF-κB和MAPK通路抑制炎癥反應(yīng)之外, 沙門菌還可能通過抑制T細(xì)胞的激活來阻止炎癥反應(yīng)的擴(kuò)大。在沙門菌侵入抗原提呈細(xì)胞后, 效應(yīng)蛋白Ste D能夠結(jié)合MHCⅡ類分子和宿主的E3泛素連接酶MARCH8, 促使MHCⅡ類分子被泛素化降解, 從而消耗抗原提呈細(xì)胞表面的MHCⅡ類分子, 抑制T細(xì)胞的激活, 阻止T細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)的進(jìn)行[28]。在有效抑制宿主的炎癥反應(yīng)后, 沙門菌能夠在胞內(nèi)形成SCV并在其中增殖。
3 效應(yīng)蛋白參與宿主細(xì)胞SCV膜的修飾
在SCV的成熟過程中, 它需要與核內(nèi)體產(chǎn)生短暫的相互作用, 這會(huì)導(dǎo)致一些早期核內(nèi)體的標(biāo)記物在SCV上聚集, 包括轉(zhuǎn)鐵蛋白受體、核內(nèi)體抗原1和small GTPase RAB5。這些標(biāo)記物隨后會(huì)被后期核內(nèi)體標(biāo)記物或是溶酶體標(biāo)記物所代替, 包括溶酶體相關(guān)的膜蛋白, GTPase RAB7, 濾泡ATPase和膽固醇等。在沙門菌侵入宿主細(xì)胞后形成SCV的初期, SCV會(huì)因?yàn)槠錇V泡膜上的修飾而與典型的吞噬體組分產(chǎn)生形態(tài)學(xué)的差異。
在SCV的修飾過程中, SPI-2效應(yīng)蛋白發(fā)揮了巨大的作用。SPI-2編碼的某些T3SS效應(yīng)蛋白常常定位在SCV上, 提示這些效應(yīng)蛋白很可能參與細(xì)胞內(nèi)體膜的修飾, 其中Sif A和Sse J是兩種被廣泛認(rèn)可的參與了宿主胞膜修飾的'效應(yīng)蛋白。在沙門菌侵入哺乳動(dòng)物上皮細(xì)胞后, 能夠?qū)⒁环N具有甘油磷脂-膽固醇�；D(zhuǎn)移酶活性的效應(yīng)蛋白Sse J釋放到宿主細(xì)胞質(zhì)中, 隨后Sse J被募集到宿主細(xì)胞內(nèi)吞噬體膜表面, 在那里與small GTPase Rho A結(jié)合并活化, 活化后的Sse J能夠修飾這些內(nèi)吞體膜的磷脂和固醇的組分, 最終引起細(xì)胞質(zhì)中膽固醇酯在脂滴內(nèi)的積累[29]。SCV中脂質(zhì)成分的改變可能影響SCV相關(guān)蛋白的募集, 比如Sif A在被募集后就起著聯(lián)系SCV和微管網(wǎng)絡(luò)的功能。效應(yīng)蛋白Sse L是一種去泛素化酶, 能阻止脂滴在細(xì)胞內(nèi)的聚集, 這暗示著它可能在防止SCV中脂質(zhì)組成發(fā)生變化中起著重要的作用[30]。SPI-2效應(yīng)蛋白的一些特殊的酶活性使它們能夠操縱small GTPase活性, 還能通過翻譯后修飾從SCV中去除蛋白, 利用內(nèi)吞回收途徑或去泛素化作用阻止蛋白的遷移, 這些都能導(dǎo)致SCV膜蛋白和脂質(zhì)含量的變化。
4 效應(yīng)蛋白調(diào)節(jié)SCV的胞內(nèi)移動(dòng)
沙門菌侵入宿主細(xì)胞后形成SCV并在其中增殖, 在這個(gè)過程中, SCV中的沙門菌會(huì)通過T3SS分泌SPI-2效應(yīng)蛋白, 這些效應(yīng)蛋白穿過SCV膜進(jìn)入宿主細(xì)胞質(zhì)中, 參與調(diào)控SCV向細(xì)胞核區(qū)域移動(dòng)。隨著沙門菌在SCV內(nèi)的不斷增殖, 位于細(xì)胞核周圍的SCV在效應(yīng)蛋白的作用下繼續(xù)向細(xì)胞外圍遷移, 最終從宿主上皮細(xì)胞中釋放進(jìn)入腸腔中, 進(jìn)一步感染鄰近的上皮細(xì)胞。
近年來的研究表明, SCV胞內(nèi)移動(dòng)與內(nèi)體小管 (endosomal tubule) 的活力相關(guān), 沙門菌感染后分泌的效應(yīng)蛋白能促進(jìn)內(nèi)體小管的延伸, 這一過程依賴LAMP1蛋白和微管蛋白的活性。沙門菌進(jìn)入宿主細(xì)胞后, 能產(chǎn)生微管連接蛋白SNX3, 它能招募RAB7和LAMP1這兩種蛋白聚集, RILP能將活化了的RAB7連接在動(dòng)力蛋白 (Dynein) 上形成復(fù)合物, 這種復(fù)合物在早期感染時(shí)SCV的向心移動(dòng)中發(fā)揮作用[31]。SCV在宿主細(xì)胞內(nèi)能募集驅(qū)動(dòng)蛋白, 而一些沙門菌的效應(yīng)蛋白則反向調(diào)控這一過程, Sif A就是具有這種功能的一種效應(yīng)蛋白, 它可以與宿主細(xì)胞內(nèi)的SKIP蛋白相互作用, SKIP能下調(diào)驅(qū)動(dòng)蛋白在SCV上的募集并能調(diào)控濾泡膜的活性, Sif A與SKIP的互作將SCV聯(lián)系到微管骨架網(wǎng)絡(luò)中。從Sif A和SKIP互作形成的復(fù)合體中, 可以看出Sif A有兩個(gè)不同的結(jié)構(gòu)域:氨基端結(jié)合SKIP蛋白;羧基端CAAX模體翻譯后被脂化, 與效應(yīng)蛋白Sop E一樣具有鳥苷酸交換因子活性, 能夠與GDP結(jié)合的Rho A相互作用, 最終, Sif A、SKIP、Sse J和Rho GTPases合作誘導(dǎo)內(nèi)體形成內(nèi)體小管[32], 將SCV與微管蛋白網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)系, 促進(jìn)SCV的移動(dòng)。
Ste A在SCV的胞內(nèi)移動(dòng)中也發(fā)揮著重要的作用。研究表明, 敲除ste A基因的沙門菌感染細(xì)胞后會(huì)出現(xiàn)更少的纖絲蛋白, 造成SCV的聚集并產(chǎn)生形態(tài)上非正常的濾泡, 同時(shí), 這些表型可以通過抑制微管動(dòng)力蛋白和驅(qū)動(dòng)蛋白1的活性而恢復(fù)正常[33]。由此可見, Ste A的功能與動(dòng)力蛋白的活性相關(guān), 它參與了SCV濾泡膜活性的調(diào)節(jié)。Ste A特異性與PI (4) P結(jié)合, 而且在被感染的細(xì)胞中, Ste A和PI (4) P都定位在SCV的膜表面[34], 這暗示著Ste A很有可能通過靶向宿主細(xì)胞中PI (4) P參與對(duì)SCV胞內(nèi)移動(dòng)的調(diào)節(jié)。
效應(yīng)蛋白Sse F和Sse G也參與調(diào)控SCV的聚集和定位, 可能發(fā)揮著穩(wěn)定SCV上動(dòng)力蛋白活性的功能。在被感染的上皮細(xì)胞中Sse F和Sse G能幫助SCV靠近高爾基體網(wǎng)絡(luò), Sse F和Sse G首先發(fā)生相互作用, 然后直接與哺乳動(dòng)物ACBD3相互作用, ACBD3是一種多功能的胞漿高爾基體網(wǎng)絡(luò)相關(guān)蛋白, 從而將SCV錨定在高爾基體網(wǎng)絡(luò)中[35]。Ste A可能與Sse F和Sse G有著功能上的聯(lián)系, 這也暗示著Ste A直接或間接調(diào)控著濾泡相關(guān)微管的移動(dòng)[33]。
另一種T3SS效應(yīng)蛋白Pip B2能夠募集驅(qū)動(dòng)蛋白1到SCV膜上, 通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)蛋白活性影響沙門菌的毒力, 在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中Pip B2能夠重組內(nèi)體/溶酶體組分, 這一活性同時(shí)能夠引起溶酶體中富含糖蛋白的膜小管結(jié)構(gòu)沿著微管向遠(yuǎn)離SCV的方向延伸, 這些膜相關(guān)的管狀結(jié)構(gòu)就是沙門菌誘導(dǎo)產(chǎn)生的纖絲蛋白[36], 這些證據(jù)指示著Pip B2很有可能參與SCV在胞內(nèi)的移動(dòng)。Sif A不但與SCV的穩(wěn)定性相關(guān), 而且與沙門菌的毒力密切相關(guān)。Sop D2與Sif A在功能上相互影響, Sop D2能夠引起SCV的穩(wěn)定性降低, 使敲除了sif A的突變株在胞漿內(nèi)被釋放。在△sif A的突變株中敲除sop D2能夠重新使SCV膜發(fā)生轉(zhuǎn)運(yùn), 并且形成新的纖絲蛋白[37]。這說明Sop D2和Sif A對(duì)SCV膜的動(dòng)態(tài)變化起著拮抗的作用, 影響著SCV在胞內(nèi)的移動(dòng)。除此之外, Sop D2還被證明與沙門菌逃脫宿主免疫防御相關(guān)。沙門菌侵入宿主細(xì)胞形成SCV后, 激活宿主的免疫防御反應(yīng), 促使SCV向溶酶體轉(zhuǎn)運(yùn)并降解。Sop D2能抑制這一過程, 它能與宿主的調(diào)節(jié)性GTPase Rab7結(jié)合, 從而抑制宿主因子RILP和FCYO1與Rab7的結(jié)合, 阻止Rab7依賴的SCV向溶酶體內(nèi)的移動(dòng)[38-39]。
5 結(jié)語
沙門菌能侵入多種類型的哺乳動(dòng)物細(xì)胞并在其中存活, 這與沙門菌通過分泌系統(tǒng)釋放到宿主細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)蛋白的功能密不可分。近年來, 隨著沙門菌在宿主細(xì)胞內(nèi)生存和增殖的分子機(jī)制被廣泛地研究, 人們對(duì)于效應(yīng)蛋白的探索不僅僅局限于其結(jié)構(gòu)和功能, 更聚焦于這些效應(yīng)蛋白如何影響宿主細(xì)胞的生理活動(dòng)[40]。本課題組長(zhǎng)期致力于沙門菌毒力調(diào)控方面的探索, 已有研究發(fā)現(xiàn), SPI-1基因的表達(dá)由復(fù)雜的調(diào)控系統(tǒng)所控制, 而Hil D作為沙門菌SPI-1的主要調(diào)控元件, 其中第297位賴氨酸的乙酰化可以增加Hil D蛋白的穩(wěn)定性, 卻會(huì)降低其與DNA結(jié)合的親和力, 最終導(dǎo)致沙門菌侵入宿主細(xì)胞的能力減弱[41]。這暗示著沙門菌體內(nèi)某些調(diào)控蛋白的翻譯后修飾會(huì)影響T3SS效應(yīng)蛋白的表達(dá), 最終影響沙門菌的毒力。另外, 本課題組首次在腸出血性大腸桿菌中鑒定到了Ⅵ型分泌系統(tǒng)效應(yīng)蛋白Kat N, 并闡明了其在感染宿主細(xì)胞后所發(fā)揮的降低胞內(nèi)活性氧含量的作用[42]。相關(guān)工作也為研究細(xì)菌的分泌系統(tǒng)提供了新的思路。
盡管研究者們已經(jīng)對(duì)某些效應(yīng)蛋白靶向的宿主細(xì)胞因子有了較為清楚的了解, 但是更多效應(yīng)蛋白在真核細(xì)胞內(nèi)的靶點(diǎn)知之甚少。因此對(duì)沙門菌效應(yīng)蛋白的研究來說, 確定各效應(yīng)蛋白靶向的宿主因子及信號(hào)通路仍是目前研究工作的重點(diǎn)。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 利用細(xì)胞體內(nèi)標(biāo)記蛋白質(zhì)譜技術(shù)、全基因組CRISPR敲除篩選 (Genome-wide CRISPR knock out screen) 等研究手段, 對(duì)真核宿主細(xì)胞內(nèi)的因子進(jìn)行研究, 有助于更加精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)沙門菌效應(yīng)蛋白的靶點(diǎn)及背后的分子機(jī)制, 挖掘其下游的信號(hào)通路。我們期待快速發(fā)展的分子生物學(xué)技術(shù)能夠鑒定出更多的沙門菌效應(yīng)蛋白靶點(diǎn), 這些靶點(diǎn)可能作為新型的抗菌治療靶點(diǎn), 相信在接下來的幾十年中, 人們對(duì)于沙門菌感染的防控有進(jìn)一步的突破。
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