子科生物報(bào)道：?2021年10月9日，北大生命科學(xué)學(xué)院蔣爭凡實(shí)驗(yàn)室和西北農(nóng)林科大沈錫輝實(shí)驗(yàn)室與軍事醫(yī)學(xué)院周冬生實(shí)驗(yàn)室合作在國際著名學(xué)術(shù)期刊PNAS上以Research Article形式在線發(fā)表了他們?cè)诳辜?xì)菌天然免疫研究領(lǐng)域的最新成果——T6SS translocates a micropeptide to suppress STING-mediated innate immunity by sequestering manganese。

本研究發(fā)現(xiàn)革蘭氏陰性菌假結(jié)核耶爾森氏菌（Y. pseudotuberculosis，Yptb）T6SS可分泌一個(gè)僅由48個(gè)氨基酸組成的錳離子結(jié)合蛋白TssS（T6SS-secreted micropeptide suppressing STING）促進(jìn)細(xì)菌對(duì)錳離子的攝取。該基因缺失的突變體菌株（ΔtssS）對(duì)小鼠致病性顯著下降，感染ΔtssS菌株小鼠的不同組織器官內(nèi)細(xì)菌載量也明顯下降。轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，與感染野生型菌株相比，感染ΔtssS菌株細(xì)胞內(nèi)的I-型干擾素（Type I-IFNs）及干擾素刺激基因（IFN-stimulatedgenes, ISGs）表達(dá)明顯上升，提示TssS能夠抑制宿主抗細(xì)菌天然免疫反應(yīng)；而將TssS中錳離子結(jié)合位點(diǎn)突變后，其對(duì)天然免疫系統(tǒng)的抑制能力和對(duì)小鼠的致病性顯著下降，說明TssS的錳離子結(jié)合能力對(duì)其抑制天然免疫至關(guān)重要。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)LPS（革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁組分）處理能顯著升高細(xì)胞質(zhì)錳離子濃度，但在細(xì)胞中過表達(dá)TssS蛋白則能夠抑制cGAMP/c-di-GMP所誘導(dǎo)的STING活化和下游基因表達(dá)。假結(jié)核耶爾森氏菌（Yptb）及同屬的鼠疫桿菌（Y. pestis）和小腸結(jié)腸炎耶爾森菌（Y.enterocolitica）都產(chǎn)生對(duì)其存活、侵染非常重要的第二信使c-di-GMP。以往的研究表明錳離子可顯著促進(jìn)c-di-GMP與STING的結(jié)合。與此相一致，野生型Yptb或ΔtssS突變體感染野生型小鼠后，Yptb野生型感染的小鼠中細(xì)菌載量顯著高于ΔtssS感染小鼠；而當(dāng)這兩種菌株分別感染STING缺失小鼠時(shí)，不同感染組之間細(xì)菌載量的巨大差異顯著縮小。這些結(jié)果表明：一方面細(xì)菌產(chǎn)物L(fēng)PS和c-di-GMP分別誘導(dǎo)宿主細(xì)胞內(nèi)錳離子釋放并共同促進(jìn)STING活化；另一方面細(xì)菌產(chǎn)生并分泌TssS通過螯合胞內(nèi)錳離子以削弱c-di-GMP對(duì)STING的結(jié)合及激活能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)宿主抗細(xì)菌天然免疫反應(yīng)的抑制。

TssS螯合錳離子抑制宿主細(xì)胞內(nèi)STING介導(dǎo)的抗細(xì)菌天然免疫反應(yīng)

與其它已知細(xì)菌效應(yīng)蛋白通常通過與宿主胞內(nèi)蛋白、核酸等大分子相互作用以致病的方式不同，本研究揭示了一個(gè)細(xì)菌效應(yīng)蛋白通過螯合宿主細(xì)胞內(nèi)錳離子，從而抑制宿主天然免疫反應(yīng)的新機(jī)制（如圖所示）。作為一種新的細(xì)菌免疫逃逸機(jī)制，該研究為理解T6SS在細(xì)菌致病機(jī)制中的作用提供了新的視角，不僅對(duì)于深入理解病原微生物調(diào)節(jié)宿主免疫反應(yīng)的分子機(jī)制有重要意義，也將為治療一些自身免疫系統(tǒng)過度激活引起的疾病提供新的思路。更重要的是，在大量不同種屬細(xì)菌的T6SS基因簇中都鑒定到類似功能未知的Mn2+結(jié)合蛋白，暗示本研究發(fā)現(xiàn)的天然免疫逃逸機(jī)制是一個(gè)細(xì)菌中普遍存在的、古老的抗宿主反應(yīng)機(jī)制。

西北農(nóng)林科大博士后朱玲芳、徐磊和北大生科院博士后王晨光為本論文共同第一作者，沈錫輝、蔣爭凡和周冬生為共同通訊作者。本研究得到了“北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心”、北京大學(xué)“細(xì)胞增殖與分化”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金及西北農(nóng)林科技大學(xué)“雙一流”學(xué)科群建設(shè)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。