绿脓杆菌六型分泌系统磷脂毒素蛋白PldA、PldB的结构及致病机理研究

Widely spread in gram-negative bacteria, the type VI secretion system (T6SS) secretes many effector-immunity protein pairs to help the bacteria compete against other prokaryotic rivals, and infect their eukaryotic hosts. PldA and PldB are two phospholipase effector proteins secreted by T6SS of Pseudomonas aeruginosa. They can facilitate the bacterial internalization process into human epithelial cells by interacting with Akt protein of the PI3K-Akt signal pathway. Therefore, PldA and PldB are considered to be the key proteins that trigger Pseudomonas aeruginosa’s virulence. PA3488 and PA5086-5088 are cognate immunity proteins of PldA and PldB, respectively. They can interact with their cognate effector proteins to suppress their virulence. However, much is to be learned about the interaction details of these effector-immunity protein pairs and effector-target protein. In order to shed light on these interaction patterns, we intend to utilize X-ray crystallography and small angle scattering technique to get the crystal structure and small angle scattering data of these protein complexes. We believe our work will facilitate our understanding of the virulence of PldA and PldB and the immunity mechanism of their immunity proteins, and provide potential targets for novel drug design.

六型分泌系统在革兰氏阴性菌中广泛存在，它可以分泌许多毒素-抗毒素蛋白对来实现细菌与同类的竞争以及对宿主的侵染。PldA和PldB是绿脓杆菌六型分泌系统分泌的磷脂毒素蛋白。它们可以通过结合Akt蛋白来干扰PI3K-Akt信号通路进而侵染哺乳动物的表皮细胞，被认为是绿脓杆菌产生毒性的关键蛋白，但是它们与Akt蛋白的相互作用细节并不清楚。PA3488与PA5086-5088是PldA和PldB对应的免疫蛋白，可以分别与PldA、PldB结合免疫其毒性，然而PldA、PldB与其免疫蛋白的结合方式也还不清楚。本项目拟利用蛋白质晶体学、小角散射等手段来解析PldA、PldB以及它们与自身对应的免疫蛋白，与人源Akt1蛋白复合物的晶体结构，并分析它们在溶液中的小角构象，从而为我们了解PldA和PldB的致病机理以及它们对应的抗毒素蛋白的免疫机理提供结构上的支持，并为新型抗病药物的研发提供潜在的靶点。

本项目针对绿脓杆菌六型分泌系统的关键毒素蛋白PldA和PldB蛋白及其对应的抗毒素蛋白进行了结构学研究，目前已经得到了PldA蛋白的晶体结构，PldA与其抗抗毒素蛋白PA3488复合物的电镜结构，以及PldB蛋白三个抗毒素蛋白PA5086-5088的晶体结构，并对所得到的结构进行了分析。根据PldB三个抗毒素蛋白的表面电势比较，揭示了它们表面电势的巨大差异可能是针对不同物种PldA毒素蛋白免疫作用的关键因素。与此同时PldA蛋白的分子量很大，解析了它的结构以及PldA-PA3488复合物的结构，有助于我们了解这一绿脓杆菌入侵人体细胞的关键蛋白，有助于新型抗菌药物的研发。. 与此同时，在本基金的资助下，本课题组还开展了绿脓杆菌六型分泌系统其他新型毒素-抗毒素蛋白的研究工作。目前已解析了3个新型核酸毒素，抗毒素蛋白的结构。包括绿脓杆菌immu52家族抗毒素蛋白TsiT以及TOX-REase5家族核酸毒素蛋白TseT与TsiT的复合物结构，以及DUF3396家族抗毒素蛋白TsiV的结构，并鉴定了其对应毒素蛋白TseV的毒性和特征催化位点。. 在本项目的资助下，共计发表SCI论文3篇，还有2篇在投。