霍乱弧菌T6SS针状蛋白VgrG3及其免疫蛋白的结构和功能研究

【摘要】细菌细胞现在已被发现有多种不同的分泌机制同它们所处的外界环境进行物质运输。目前,在革兰氏阴性菌细胞膜上,六种不同类型分泌系统依据它们的转运模式及组成成分被鉴定和归类,分别称为Ⅰ至Ⅵ型蛋白分泌系统(T1SS-T6SS)。T6SS是一个庞大的由多种不同蛋白组分组装而成的大分子装置,它与细菌杀伤性行为紧密关联并参与到革兰氏阴性菌的种群竞争。同时,T6SS依赖细胞间接触的蛋白运输方式也介导相邻的细菌细胞间的相互作用。T6SS装置在功能和结构上和T4噬菌体的尾部十分相似。组装成跨膜纳米管的HCP和针头状的VgrG是T6SS最核心的部分,同时它们也是T6SS的标志蛋白组分。宿主细胞在用T6SS攻击其它细胞时,其三聚体的VgrG针头首先穿透靶细胞的细胞膜。尽管现在对于T6SS的蛋白组成和效应蛋白的运输机制不是很清楚,但可以确实的是T6SS主要是通过一些毒性效应蛋白分子来介导细菌间的竞争以及其他的功能。供体细菌细胞使用T6SS分泌毒性效应蛋白到靶细胞中从而杀伤这些靶细胞来获取生存优势,这些供体细菌细胞能够产生相应的免疫蛋白来抑制这些毒性效应蛋白从而防止自我攻击。最近霍乱弧菌中的VgrG3的C末端结构域(VgrG3C)被鉴定是一种T6SS效应蛋白。VgrG3C能够水解细菌细胞膜的肽聚糖,同时抑制它的活性的免疫蛋白被鉴定为TsaB。但关于VgrG3和TsaB行使功能的具体机制目前仍知之甚少。所以我们选择VgrG3和TsaB作为我们的研究对象对它们的结构和功能进行研究。本文我们利用X射线晶体学方法解析了VgrG3C-TsaB复合物和TsaB的结构,并结合一些生化试验去探索研究它们的相关功能。VgrG3C-TsaB复合物在溶液中处于异源四聚体状态,VgrG3C的结构大体上采取了T4噬菌体溶菌酶的折叠方式。两个很保守的氨基酸Glu827和Asp842组成了VgrG3C的催化二联体。同它的同源结构相比,VgrG3C具有一些独特的特征,这可能与底物特异性相关。免疫蛋白TsaB是通过部分模拟VgrG3C的底物而插入到它的活性口袋来抑制它的活性。这些数据一起为我们建立一个新的抑制机制并且为潜在的抗菌试剂的开发提供了理论基础。另外,TsaB的寡聚化也可能参与到了对VgrG3C抑制过程。处于多种不同寡聚化状态的TsaB能够在多种不同的方向上来结合VgrG3C。同时我们的工作也扩展了我们对于T6SS在这种间竞争中作用的认识。
【作者】张九龙；
【导师】董宇辉；
【作者基本信息】中国科学技术大学，生物化学与分子生物学，2014，硕士
【关键词】Ⅵ分泌系统；效应蛋白-免疫蛋白；VgrG3C-TsaB；复合物；糖基水解酶；T4溶菌酶样折叠；

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