解析腸道病原微生物新機制
中國微生物菌種查詢網(wǎng) 來源：生物通 / 2016-11-17 07:54:37
北京大學，北京分子科學國家實驗室等處的研究人員發(fā)表了題為“Comparativeproteomicsrevealdistinctchaperone–clientinteractionsinsupportingbacterialacidresistance”的文章，利用新開發(fā)的比較蛋白質(zhì)組學技術(shù)：CAPP-DIGE，揭示了細菌抗酸伴侶蛋白的獨特底物。
腸道病原微生物獨特的抗酸機制使得它們能夠順利通過人體胃液的強酸環(huán)境，進而在腸道造成感染甚至導致人體死亡。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，研究它們抵御強酸環(huán)境的機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“條件無序”分子伴侶蛋白，利用無序結(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，對它們的研究也能幫助我們更好的理解蛋白質(zhì)無序結(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，他們與北京大學生命科學院昌增益課題組合作，開發(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，揭示了細菌在抵御酸脅迫過程中獨特的分子伴侶協(xié)作機制。
在最新這項研究中，研究人員為進一步揭示HdeA和HdeB這兩個看似冗余的分子伴侶如何相互合作，以及在保護大量不同底物蛋白的同時避免非特異性結(jié)合的機制，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”的策略，實現(xiàn)了HdeA與HdeB整個底物蛋白組的直接比較和鑒定。
研究結(jié)果表明，HdeA與HdeB在活細胞條件下對底物蛋白表現(xiàn)出明顯的差異。研究人員進一步發(fā)現(xiàn)，這種差異性來源于二者對酸刺激的不同響應，使得HdeA和HdeB分別保護了對酸刺激耐受性不同的底物蛋白組。在酸回復過程中，他們發(fā)現(xiàn)底物在被分子伴侶釋放時也是受pH調(diào)控的，且這種pH調(diào)控的底物釋放過程保證了底物在酸回復過程中的有效重折疊。
由此研究人員提出了細菌抵御酸脅迫過程中pH對分子伴侶底物特異性的調(diào)控機制，即pH通過系統(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)同分工保護不同的客戶蛋白，同時保證了底物蛋白在被釋放后有效地進行重折疊。
這一模型為細菌抵抗酸刺激提供了一種高效、經(jīng)濟、靈活和協(xié)調(diào)的蛋白質(zhì)質(zhì)量控制策略。這一調(diào)控機制很可能也適用于其他的條件無序分子伴侶系統(tǒng)，而這一新開發(fā)的CAPP-DIGE技術(shù)對于利用蛋白質(zhì)組學鑒定和比較動態(tài)條件下的蛋白-蛋白相互作用及其變化都有著廣闊的應用前景?！ ?
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