霍乱弧菌自身免疫保护机制研究取得新进展

　　近日，由中科院生物物理所范祖森研究组和江涛研究组合作完成的有关细菌免疫保护机制研究的最新成果题为《Molecular mechanism for self-protection against the type VI secretion system in Vibrio cholerae》在Acta Cryst D在线发表。

　　自我还是非我（异己）,这一免疫的基本问题,通常只在真核生物中被广泛探讨。然而，在原核细菌界,随着VI型分泌系统的发现,这一免疫保护机制在细菌中逐渐成为新的研究热点。在激烈的竞争中,细菌之间通过VI型分泌系统分泌毒性效应蛋白相互攻击,杀伤异己，以保护自我。为了保护自身,细菌还会针对毒性效应蛋白编码相对应的免疫蛋白,从而在受到同类的攻击时,快速中和毒性,进而免受其害。但异种的细菌,由于缺乏相应的免疫蛋白,就会在受到攻击时死亡，以维持同类细菌的竞争生存能力。

　　霍乱弧菌是引起烈性肠道传染病霍乱的病原菌，曾在世界范围内爆发过数次大流行，夺去了数百万人的生命。现在，霍乱在世界某些地区仍然流行，也是过去细菌战的主要帮凶。霍乱弧菌具有典型的VI分泌系统，三种VgrG蛋白（VgrG1-3）围成三聚体形成VI分泌系统底部及针尖状结构。霍乱弧菌的VgrG3毒性酶能够水解细菌细胞壁的肽聚糖，发挥其裂解细菌活性。VgrG3蛋白C端含有肽聚糖结合区域（VgrG3PGB）和催化区域（VgrG3CD），它的酶活性能被其对应的免疫蛋白TsiV3所抑制。TsiV3基因缺失导致霍乱弧菌被同类杀死，丧失自我保护的能力，并且严重损害霍乱弧菌的致病能力。为了阐释VI型分泌系统的结构基础，研究团队获得了VgrG3CD与TsiV3蛋白复合物的晶体，解析了TsiV3与VgrG3酶活结构域（VgrG3CD）复合物的高分辨率（2.3埃）的晶体结构。结构分析显示，TsiV3与VgrG3CD通过4个相互作用界面形成了紧密的相互作用，通过一系列的点突变，发现Gln91和Arg92形成的第一个作用界面对VgrG3CD-TsiV3复合物的形成最为重要。研究团队进一步发现，TsiV3以稳定的双体形式存在，单体的TsiV3丧失了抑制活性，表明TsiV3的二聚化对于其发挥免疫蛋白的作用是必须的。该研究工作揭示了霍乱弧菌关键免疫蛋白行驶免疫保护功能的结构基础，为霍乱弧菌的防治提供了新靶点和新策略。　　

　　图例：霍乱弧菌VgrG3CD-TsiV3复合物的结构

　　该研究由范祖森研究组和江涛研究组共同合作完成，范祖森研究组的博士生杨轩与江涛研究组的许敏助理研究员为本文的共同第一作者，哥伦比亚大学童亮教授对本文提供了重要帮助。该工作得到了国家自然基金委、科技部基金的资助。   

　　文章链接：http://scripts.iucr.org/cgi-bin/paper?S1399004714001242 

（供稿：范祖森课题组、江涛课题组）