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效应蛋白-【T6SS】知识介绍

已有 3480 次阅读 2021-3-18 08:18 |系统分类:科研笔记

T6SS概念

VI型分泌系统是一种高度保守的系统，是把效应蛋白直接一步注射到目的细胞的蛋白分泌系统，广泛存在于革兰氏阴性菌中（约1/4），T6SS是膜内的一个完整的分泌装置，它以接触依赖的方式将将毒性效应物质传递给真核细胞和原核细胞,其效应子细胞壁降解酶（murein水解酶）、细胞膜靶向蛋白（磷脂酶和成孔蛋白）以及核酸酶。

VI型分泌系统来源

VI分泌系统的研究最早起源于1996年，Manning等在霍乱弧菌中发现了一个分泌蛋白将其命名为Hcp (hemolysin coregulated protein），研究发现hcp缺乏一个可以识别的信号肽序列，并推测Hcp的功能可能是横跨细胞外膜，即存在一种新型的分泌机制。在接下来的一系列试验中，发现单独缺失hcp基因后并不能改变病原菌自身的毒力和在宿主体内的定殖能力，仅仅Hcp蛋白自身并没有显著的细胞毒性。伴随着第一次测序革命的推进，核心的生物信息学发现接踵而至。Wang等人研究发现了rhs（recombination hotspot）基因和hcp基因同源类似物之间的联系。2003年，Das等人研究发现rhs组件在系统进化上与IAHPs（IcmF associated homologous proteins）存在着一定的联系。人们对IcmF的关注是由于其在肺炎军团菌属中，在胞内生长发挥着重要的作用，基于对IAHPs基因簇保守集团亚细胞的定位推测其可能编码一个分泌装置。基因学方面的发现暂时被搁置，在hcp分泌和IAHP基因簇之间缺少一个关键的功能性联系。一个偶然的实验发现，KaYin Leung小组难过过研究一种鱼的病原菌迟钝爱德华氏菌属细胞外蛋白质组学水平上的变化，分析发现，一种Hcp的同源蛋白EvpC基因缺失后，病原菌毒力降低；基因组测通后，发现hcp位于IAHP基因簇内部，evpB（又称为tssC）缺失后，Hcp蛋白的分泌完全废除。此时，在基因水平上和生物化学水平上证实了IAHP基因簇编码了一种新型的蛋白分泌系统。于是，在2006年，革兰氏阴性细菌使用各种分泌系统将蛋白质从细菌胞质溶胶递送至细胞外空间或递送至靶细胞，并且这些系统通常是重要的毒力因子。实际上，当Pukatzki等人使用盘基网柄菌（Dictyostelium discoideum）作为模型生物来筛选许多霍乱弧菌分离株的新毒力因子时，发现了VI型分泌系统（T6SS）。筛选鉴定了非O1，非O139霍乱弧菌菌株V52，其使用保守的基因簇来抵抗变形虫的捕食。先前已鉴定出类似的基因簇在许多其他革兰氏阴性细菌中是保守的，但其功能尚不清楚。重要的是，Pukatzki等人表明，基因簇负责分泌溶血素相关蛋白（Hcp），之前被鉴定为由未知机制分泌，三种VgrG蛋白-其中一种先前显示含有毒性肌动蛋白交联域。在霍乱弧菌中T6SS表征后不久，铜绿假单胞菌的三个T6SS簇之一显示在体外分泌Hcp，并且因为在铜绿假单胞菌感染的囊性纤维化患者的痰中也检测到Hcp，所以提示该系统可能对发病机制很重要。在霍乱氏弧菌中，IAHP基因簇影响了病原菌被宿主阿米巴原虫的捕获，从此该通路被命名为“VI分泌系统”（type vi secretion system, T6SS）

T6SSs效应蛋白靶向细菌效应蛋白

T6SS 效应子主要有 3 类: 细胞壁降解酶（murein水解酶）、细胞膜靶向蛋白（磷脂酶和成孔蛋白）以及核酸酶。T6SS 分泌的肽聚糖类效应因子间接作用于宿主靶细胞，而由霍乱弧菌中 T6SS 介导的肌动蛋白交联域可将毒性效应因子直接作用于真核细胞。最近，在 T6SS 中发现多种磷脂酶效应因子参与细菌毒力及菌种间竞争。

第一类包括霍乱弧菌中的 VgrG3 和铜绿假单胞菌的 Tsel、Tse3，主要功能为破坏细胞壁，Tsel、Tse3 都可以通过降解肽聚糖成分破坏细胞壁，而 VgrG3 具有肽聚糖水解酶区域，可通过与邻近细胞接触直接破坏其细胞壁；并且根据它们功能的不同进行了分类：Tsel具有酰胺酶活性的ＶＩ型分泌酰胺酶效应物（Tae）（切割肽聚糖肽单元和多肽链的交联结构）和Tse3具有胞壁酸酶和氨基葡萄糖苷酶活性的ＶＩ型分泌糖苷水解酶效应物（Tge）（水解肽聚糖的多糖骨架），Tse1属于一大类T6S效应子，称为Tae（VI型酰胺酶效应子）超家族，Tae蛋白包含至少四个高度不同的家族；Tge蛋白的三个序列不同的组（Tge1-3），第一个（Tge1）仅由Tse3组成。

第二类包括伯克氏菌中编码为 BTH-I2691 的蛋白铜、霍乱弧菌中的 VasX和绿假单胞菌中的 Tle1-5，主要功能是直接水解靶细胞细胞膜，从而破坏细胞膜上的效应因子；

第三类主要在细菌种间竞争中发挥作用，作用机制为破坏核酸，如 Rhs蛋白。效应-免疫因子对多位于 T6SS 基因簇附近，一般成对出现在临近位置；效应因子突变不影响 T6SS 的组装及功能的发挥.

靶向真核细胞效应蛋白

目前己经鉴定出两种靶向真核细胞的T6SS效应蛋白，分别是由特定VgrG蛋白携带的Ｃ端结构域毒素（CTD）和独立的毒素。在T6SS发挥功能的过程中，VgrG被推向耙细胞并刺穿细胞膜，因此可递送携带的CTD毒素。第一个被鉴定出来的CTD毒素是由霍乱弧菌的VgrG1携带的。该毒素结构域与某些细菌的Ｉ型分泌系统分泌的MARTX家族毒素的肌动蛋白交联结构域（ＡＣＤ）具有同源性。VgrG1的ＡＣＤ能够以一种依赖于ATP的方式催化G-action的共价交联作用。通过消耗单体肌动蛋白库并抑制肌动蛋白组装和动力学，VgrG1的ＡＣＤ结构域能够引起肌动蛋白分子的聚集并改变宿主细胞形态。这种活性能够阻止宿主细胞的细胞骨架重排，进而阻止巨噬细胞的吞噬，从而保护吞噬细胞外的霍乱狐金。VasX蛋白是霍乱弧菌对变形虫盘蓝菌致病所必需的。