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科研进展 | 微生物代谢国家重点实验室科研团队在细菌Ⅵ型蛋白分泌系统合成机制方面取得新进展

主要完成人: 发表日期:2021-02-25 点击数:700

        近日,上海交通大学微生物代谢国家重点实验室董涛团队揭示了细菌型蛋白分泌系统(T6SS)的合成调控新机制。相关成果以“TssA–TssM–TagA interaction modulates type VI secretion system sheath-tube assembly in Vibrio cholerae”为题发表于《Nature Communications》杂志。博士研究生梁小夜和李浩为共同作者,董涛研究员为通讯作者。

        T6SS广泛存在于革兰氏阴性菌中,是革兰氏阴性菌重要的毒力决定因子,在微生物竞争与感染宿主中发挥重要作用。长约1微米的管状结构是T6SS的典型特征,由内外双层管组成(图1-a),外管结构类似于弹簧,可以在2毫秒内收缩至原长的一半,并释放出相当于1000ATP分子的水解能,同时使内管直接穿透细胞内外膜和细胞壁,将具有抗菌活性或细胞毒性的效应蛋白注射到受体细胞内。然而其合成和收缩机制一直是领域内尚未解决的重要问题。

 

1 T6SS尾部管状结构

    法国科学家先后于2016年和2018年提出了由TssATagA作为关键合成起始因子和终止因子的T6SS组装模型。董涛团队通过创新性地构建和运用一系列T6SS结构蛋白基因敲除突变体和T6SS不可伸缩模型,成功将T6SS合成起始过程和延伸过程区分开,并发现在缺失跨膜结构基因的突变体中仍有T6SS管状结构蛋白合成,这些现象并无法被原有模型解释。通过进一步对起始因子TssA、终止因子TagA和内膜蛋白TssM等关键元件的功能进行细致的生化和遗传研究,该团队成功地提出了一个由TssA-TssM-TagA共同控制T6SS合成的新模型。


 

 

2 TssA–TssM–TagA控制T6SS合成的新模型

      此外,对T6SS来源的研究发现,其跨膜蛋白复合物中的TssMTssL蛋白与IV蛋白分泌系统(T4SS)的膜蛋白同源,而尾部管状结构与噬菌体的可收缩尾管同源。这一发现很好地解释了在特定条件下T6SS的管状结构能够不依赖跨膜蛋白复合物而独立合成现象,使我们依旧可以看到在漫长的进化过程中T4SS和噬菌体被细菌整合T6SS时留下的痕迹。

     上述研究是董涛团队近两年来在T6SS分泌蛋白作用及合成机制方面的延续和补充,对理解T6SS的作用机制起到了推动作用。系列研究获得国家自然科学基金委面上项目(31770082)等支持,成果相继发表在PNASNat MicrobiolNat Commun等期刊。 

     文章链接:http://www.nature.com/articles/s41467-020-18807-9