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研究發現蛋白酶水解細菌受體的過程和適應意義

作者:宋檢 時間:2022-12-06 來源:互聯網

作為一種單細胞生物,革蘭氏陰性細菌在感知外界刺激的過程中,主要利用細胞內膜上的受體監測環境信號。其中,受體組氨酸激酶以蛋白可逆磷酸化方式(磷酸化-脫磷酸化)完成環境信號的跨膜傳遞和信號轉導,發揮著類似高等動物中樞神經系統的作用,因而被科學家們形象地稱為細菌的“智商(IQ)”。*近,中國科學院微生物研究所錢韋研究組在國際上**發現細菌周質空間蛋白酶以不可逆、高度特異的方式修飾細菌的“IQ”,促進細菌抗逆脅迫水平。研究成果“Proteolysis of histidine kinase VgrS inhibits its autophosphorylation and promotes osmostress resistance in Xanthomonas campestris”發表在《自然-通訊》(Nature Communications)期刊上。

在病原細菌——野油菜黃單胞菌感染植物的過程中,有一個名為VgrS的受體組氨酸激酶發揮著關鍵作用。VgrS感知寄主體內由固有免疫反應產生的缺鐵環境,調節病原細菌從寄主中爭搶和吸收鐵的過程。因此,VgrS突變或失活后會導致細菌鐵代謝紊亂,致病力嚴重下降(Wang et al, 2016. PLoS Pathogens)。然而,VgrS的功能具有兩面性。這項研究發現:當細菌面對高滲脅迫時,VgrS信號通路的激活會嚴重阻礙細菌的生長。為了迅速淬滅該通路,細菌周質空間內的蛋白酶Prc結合到VgrS位于氨基端的信號感知區域,隨即以一種“掐頭不去尾”的方式,特異性切割前9位氨基酸并且抑制VgrS的激酶活性。VgrS被Prc特異性切割失活是細菌對抗高滲脅迫的前提條件。該研究從遺傳學、酶學和生物物理學方面提出了充分的證據,證明上述過程對于細菌適應脅迫環境的重要意義。同時,研究結果也提示:以病原細菌的重要受體作為分子作用藥靶時,在特定生存環境中反而有可能提高細菌的適應能力,對此必須進行更全面、深入的研究。

微生物所助理研究員鄧超穎和博士研究生張煥是這項研究的共同**作者。研究獲得中科院戰略性先導科技專項(B類)、國家自然科學基金面上項目和植物基因組學國家重點實驗室的資助。微生物所研究員高福、陶勇和溫廷益對蛋白酶切割實驗提出了寶貴的建議。

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