幽门螺杆菌中富组氨酸蛋白Hpn与膜相互作用及跨膜输运

Helicobacter pylori is a Gram-negative bacterium that colonizes the gastric mucosa of humans and causes type B gastritis, peptic uclerations and gastric carcinoma. Hpn, a histidine-rich protein, is highly abundant (~2% of total proteins synthesized) in this bacterium. Previous work by our group indicated that Hpn is important in nickle storage and metal detoxification. Further work found that Hpn can be secreted by the bacterium and forms amyloid-like fibrils which is cytotoxic to gastric epithelial cells. In this present project, we aim to investigate how Hpn is secreted outside of the bacterium. We will determine the secretion transporter for Hpn as well as the interaction between Hpn and the membrane mimics through the combined use of biochemical and biophysic methods, which will enhance our understanding of the pathology of Helicobacter pylori and will stimulate further the development of new effective anti-Helicobacter prodrugs.

幽门螺杆菌是一种寄生在胃粘膜上并能引发B型胃炎、溃疡以及胃癌的革兰氏阴性菌。该细菌合成了一种在细胞内占蛋白总量2%的富含组氨酸的小分量蛋白质Hpn，我们课题组过去的研究工作发现该蛋白是幽门螺杆菌中重要的镍储运蛋白,并且在过量金属离子存在的情况下对细菌的起保护作用；进一步的研究工作发现Hpn能够分泌到幽门螺杆菌体外，在体外形成淀粉样纤维丝，并且对胃上皮细胞产生一定的毒性。本研究课题着眼于研究Hpn是通过何种渠道分泌到幽门螺杆菌体外，我们将利用生物化学和生物物理方法确定Hpn的分泌通道及其与膜的相互作用，并以此为线索深入研究幽门螺杆菌的致病机理，同时这将为新型抗幽门螺杆菌药物的研制提供了一定的启示作用。

幽门螺杆菌是一种寄生在胃黏膜上并能引发B型胃炎、胃溃疡甚至胃癌的革兰氏阴性菌。这种细菌合成了一种在细胞内占蛋白总量2%的富含组氨酸的小分子量蛋白质Hpn，我们课题组过去的研究工作发现该蛋白是幽门螺杆菌中重要的镍储运蛋白，并且在过量金属离子存在的情况下对细菌起保护作用；进一步的研究工作发现Hpn能够分泌到幽门螺杆菌体外并且形成淀粉样纤维丝，对胃上皮细胞产生一定的毒性。在本课题支持下我们发现Hpn能够与类膜组分SDS、TFE等互作，蛋白质立体构象发生变化，螺旋比例提高，特别是在酸性环境下作用较强；Hpn与包裹有荧光染料的脂质体相互作用，导致脂质体中的荧光燃料释放，pH越低，释放速度越快，证明Hpn与脂类的相互作用损伤膜的完整性。在模拟细胞膜的疏水环境中，Hpn与金属镍离子的结合数目减少，结合常数变大，亲和力降低，金属镍离子和TFE会促进Hpn蛋白的聚集。Hpn与脂质体主要以寡聚体形式相互作用，导致脂质体直径增大，脂质体膨胀。金属镍离子，脂质体所带电荷及脂肪酸链长度都会影响Hpn与脂质体结合的强弱，金属镍离子会增强Hpn与脂类的相互作用，Hpn与带负电荷的脂质体的相互作用较带中性电荷的脂质体更强，脂肪酸链的长度越长，Hpn与脂类的相互作用也越强。通过在大肠杆菌中共表达HopD和Hpn，通过组分收集，证明HopD是Hpn的分泌通道，进一步通过在幽门螺杆菌中敲除HopD得到证明。相关成果对于理解幽门螺杆菌的致病机制具有一定的推动作用。