Nat Commun | Sde蛋白在军团菌复制空泡建立和维持中的关键作用

文摘   2024-10-13 00:00   河南  

军团菌(Legionella pneumophila)是一种机会性病原菌,以其在宿主细胞内的生长能力著称,能够引发致命性肺炎——军团病。军团菌依赖于在宿主细胞内形成一种称为军团菌含液泡(Legionella-containing vacuole,LCV)的特殊结构,该结构能够逃避宿主细胞的内吞途径,从而避免被溶酶体降解。军团菌的这种能力部分依赖于其编码的Icm/Dot型IV分泌系统,该系统能够将效应蛋白注入宿主细胞,改变宿主细胞功能,支持细菌的生长。

Sde家族蛋白(包括SidE, SdeA, SdeB和SdeC)是通过Icm/Dot系统转移至宿主细胞的效应蛋白家族,能够引起LCV的显著形态变化。然而,这些蛋白质的生化活性及其在感染过程中的具体作用尚不完全清楚。

2024年8月30日,发表在Nature Communications上题为Sde proteins coordinate ubiquitin utilization and phosphoribosylation to establish and maintain the Legionella replication vacuole的研究本文探讨了Sde家族蛋白在LCV形成与维持过程中的功能,特别关注其去泛素化活性(DUB)和磷酸核糖化修饰(pR-Ub)在防止自噬识别中的作用。



文章要点

1)DUB活性促进LCV周围的内质网重排:研究表明,Sde蛋白的去泛素化活性对于LCV附近的Rtn4(内质网相关蛋白)的重新排列是必需的。缺乏DUB活性的突变体导致了Rtn4在LCV附近的减少,这表明DUB活性可能通过提供单泛素底物来促进Rtn4的磷酸核糖化修饰。

2)磷酸核糖化修饰保护LCV免受自噬识别:Sde蛋白的磷酸核糖化活性能够阻止自噬适配器p62与LCV的泛素化靶标结合,从而避免LCV被自噬途径识别和降解。缺乏这种修饰的LCV容易被p62包围,进而触发自噬途径的攻击。


图1 Sde蛋白的DUB活性对LCV附近内质网蛋白Rtn4重排的影响


3)DUB和pR-Ub活性相互依赖:DUB活性不仅减少了LCV周围的多泛素化,还通过提供单泛素底物提高了磷酸核糖化修饰的效率。这两种活性共同作用,以确保LCV的完整性和抵御宿主免疫系统的攻击。


图2 酸核糖化修饰保护LCV免受自噬识别


4)自噬识别的时效性变化:研究发现,Sde家族蛋白阻止p62与LCV的结合是一个暂时性的过程,主要发生在感染后的早期阶段。随着时间的推移,Sde蛋白的保护作用逐渐衰退,这可能是由于宿主细胞其他蛋白质对Sde活性的抑制。


图3 自噬识别的时效性变化


5)Sde蛋白的生物学意义:Sde家族蛋白在军团菌感染早期通过去泛素化和磷酸核糖化活性,维持LCV的完整性,防止其被宿主细胞的自噬系统识别和降解。这些活性在感染的早期至关重要,确保了LCV的形成和军团菌的成功复制。


小结

该研究揭示了Sde家族蛋白在军团菌感染过程中通过调控泛素利用和磷酸核糖化来建立和维持LCV的关键作用。这些发现不仅深化了我们对军团菌逃避免疫监视机制的理解,还为开发针对性治疗策略提供了新的潜在靶点。通过干扰Sde蛋白的去泛素化和磷酸核糖化活性,可能能够增强宿主免疫系统对军团菌的识别和清除能力,从而为军团病的治疗提供新的思路。

参考文献

Kotewicz KM, Zhang M, Kim S, Martin MS, Roy Chowdhury A, Tai A, Scheck RA, Isberg RR. Sde proteins coordinate ubiquitin utilization and phosphoribosylation to establish and maintain the Legionella replication vacuole. Nat Commun. 2024 Aug 30;15(1):7479.

https://doi.org/10.1038/s41467-024-51272-2.


撰文丨Little Finger
制版丨Yilia


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