病原菌中六型分泌系統(tǒng)相關(guān)蛋白Hcp的結(jié)構(gòu)與功能研究.pdf

1、六型分泌系統(tǒng)(T6SS)是一種大分子機(jī)器，廣泛分布于革蘭氏陰性菌中，它在細(xì)菌的生命周期進(jìn)程中扮演著重要的作用，比如種間競(jìng)爭(zhēng)、生物膜形成以及毒性相關(guān)的過程。T6SS作為條件致病菌的一種武器，可以注射效應(yīng)因子到原核生物或真核生物細(xì)胞，從而達(dá)到侵染的目的。T6SS在結(jié)構(gòu)和功能上類似于可收縮的噬菌體尾部，它包括至少13種核心亞基。其中，纈氨酸-甘氨酸重復(fù)蛋白(VgrG)和溶血素協(xié)同調(diào)節(jié)蛋白(Hcp)，這兩種蛋白由T6SS分泌并對(duì)它的功能執(zhí)行十分

2、重要，是T6SS的特征蛋白。
　　Hcp蛋白作為T6SS的重要組成，它的主要功能是細(xì)菌T6SS中多種效應(yīng)因子的轉(zhuǎn)運(yùn)者和分子伴侶。Hcp1是由HSI-Ⅰ基因編碼的蛋白，它屬于Hcp蛋白家族，能夠形成六元環(huán)。除了Hcp蛋白，T6SS中的另外兩個(gè)核心組成蛋白VgrG和PAAR也可以輔助運(yùn)輸效應(yīng)因子。綠膿桿菌（Pseudomonas aeruginosawere）中的PaHcp1蛋白和效應(yīng)因子Tse2各自的晶體結(jié)構(gòu)分別在2006年和201

3、6年被解析。有文章報(bào)道，PaHcp1能夠與Tse2發(fā)生直接相互作用，并且通過電鏡看到Tse2是與PaHcp1六元環(huán)內(nèi)部結(jié)合。我們嘗試通過X射線晶體學(xué)的手段來獲得PaHcp1-Tse2蛋白質(zhì)復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)生物學(xué)角度闡明它們的結(jié)合模型，從而促進(jìn)對(duì)Hcp蛋白運(yùn)輸機(jī)制的理解。最終，我們獲得了PaHcp1-Tse2蛋白質(zhì)復(fù)合物晶體，但并沒解析出其復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)。
　　近來發(fā)現(xiàn)，沙門氏桿菌(Salmonella typhimuriu

4、m)中的StHcp1在T6SS抗菌活性中起著關(guān)鍵的作用，它通過與效應(yīng)因子Tae4的特異性相互作用，將其分泌至宿主，從而感染宿主的腸道。目前為止，有少量的Hcp同源結(jié)構(gòu)被報(bào)道，包括鮑氏不動(dòng)桿菌中的Hcp1，遲鈍愛德華菌中的EvpC，腸集聚性大腸桿菌中的Hcp1突變體，以及類鼻疽伯克氏菌中的Hcp1。值得注意的是，所有的這些已知結(jié)構(gòu)，它們都是一個(gè)六元環(huán)的寡聚體，且單體中都包含一個(gè)β桶結(jié)構(gòu)域，環(huán)的外徑約80(A)，內(nèi)徑約40(A)。內(nèi)孔中只能

5、適應(yīng)小的折疊好的蛋白(＜20 kDa)或者未折疊好的蛋白。然而，StHcp1的結(jié)構(gòu)至今仍沒有被解析。
　　我們解析了沙門氏桿菌中StHcp1和StHcp2的晶體結(jié)構(gòu)，它們和已知的Hcp同源蛋白的結(jié)構(gòu)相似，都由一個(gè)β桶結(jié)構(gòu)域組成，并有一段延伸出來的loop區(qū)，而且也可以形成六元環(huán)。野生型的StHcp2在溶液中主要以六聚體和四聚體形式存在。通過定點(diǎn)突變StHcp2延伸loop上的氨基酸，發(fā)現(xiàn)六聚體部分解聚成單體或是容易形成包涵體，表明