解析腸道病原微生物新機(jī)制
中國(guó)微生物菌種查詢(xún)網(wǎng) 來(lái)源：生物通 / 2016-11-17 07:54:37
北京大學(xué)，北京分子科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等處的研究人員發(fā)表了題為“Comparativeproteomicsrevealdistinctchaperone–clientinteractionsinsupportingbacterialacidresistance”的文章，利用新開(kāi)發(fā)的比較蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)：CAPP-DIGE，揭示了細(xì)菌抗酸伴侶蛋白的獨(dú)特底物。
腸道病原微生物獨(dú)特的抗酸機(jī)制使得它們能夠順利通過(guò)人體胃液的強(qiáng)酸環(huán)境，進(jìn)而在腸道造成感染甚至導(dǎo)致人體死亡。HdeA和HdeB是目前在這些病原微生物膜間質(zhì)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的唯一一套抗酸伴侶系統(tǒng)，在許多腸道菌中高度保守。因此，研究它們抵御強(qiáng)酸環(huán)境的機(jī)制有助于我們更好地理解這些致病菌與宿主之間的作用關(guān)系。另外，HdeA和HdeB是典型的“條件無(wú)序”分子伴侶蛋白，利用無(wú)序結(jié)構(gòu)與多種不同的底物蛋白質(zhì)相互作用以發(fā)揮功能，對(duì)它們的研究也能幫助我們更好的理解蛋白質(zhì)無(wú)序結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系。
陳教授課題組一直致力于抗酸伴侶蛋白底物的捕捉與研究。2011年，他們與北京大學(xué)生命科學(xué)院昌增益課題組合作，開(kāi)發(fā)了一種遺傳編碼的蛋白質(zhì)光交聯(lián)探針DiZPK，并以大腸桿菌為模型，成功地捕獲并鑒定了HdeA的底物蛋白，揭示了細(xì)菌在抵御酸脅迫過(guò)程中獨(dú)特的分子伴侶協(xié)作機(jī)制。
在最新這項(xiàng)研究中，研究人員為進(jìn)一步揭示HdeA和HdeB這兩個(gè)看似冗余的分子伴侶如何相互合作，以及在保護(hù)大量不同底物蛋白的同時(shí)避免非特異性結(jié)合的機(jī)制，他們將新一代的可切割型光交聯(lián)探針DiZSeK與熒光差異雙向凝膠電泳（2D-DIGE）相結(jié)合，發(fā)展了一種名為CAPP-DIGE的“比較蛋白質(zhì)組學(xué)”的策略，實(shí)現(xiàn)了HdeA與HdeB整個(gè)底物蛋白組的直接比較和鑒定。
研究結(jié)果表明，HdeA與HdeB在活細(xì)胞條件下對(duì)底物蛋白表現(xiàn)出明顯的差異。研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，這種差異性來(lái)源于二者對(duì)酸刺激的不同響應(yīng)，使得HdeA和HdeB分別保護(hù)了對(duì)酸刺激耐受性不同的底物蛋白組。在酸回復(fù)過(guò)程中，他們發(fā)現(xiàn)底物在被分子伴侶釋放時(shí)也是受pH調(diào)控的，且這種pH調(diào)控的底物釋放過(guò)程保證了底物在酸回復(fù)過(guò)程中的有效重折疊。
由此研究人員提出了細(xì)菌抵御酸脅迫過(guò)程中pH對(duì)分子伴侶底物特異性的調(diào)控機(jī)制，即pH通過(guò)系統(tǒng)性地調(diào)控HdeA、HdeB以及底物蛋白的折疊狀態(tài)和功能，讓分子伴侶蛋白在不同條件下逐步激活、協(xié)同分工保護(hù)不同的客戶(hù)蛋白，同時(shí)保證了底物蛋白在被釋放后有效地進(jìn)行重折疊。
這一模型為細(xì)菌抵抗酸刺激提供了一種高效、經(jīng)濟(jì)、靈活和協(xié)調(diào)的蛋白質(zhì)質(zhì)量控制策略。這一調(diào)控機(jī)制很可能也適用于其他的條件無(wú)序分子伴侶系統(tǒng)，而這一新開(kāi)發(fā)的CAPP-DIGE技術(shù)對(duì)于利用蛋白質(zhì)組學(xué)鑒定和比較動(dòng)態(tài)條件下的蛋白-蛋白相互作用及其變化都有著廣闊的應(yīng)用前景?！ ?
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