假结核耶尔森氏菌VI型分泌系统的动力学分泌机制研究

关于新型细菌分泌系统T6SS的研究正在成为病原细菌领域一个新的研究热点。本项目以T6SS分泌机制的解析为目标，以分泌的动力为突破口，以模式病原细菌假结核耶尔森氏菌为主要研究材料，在前期质子动力势和ClpV型ATPase对T6SS分泌作用研究的基础上，通过T6SS核心组成成分的蛋白相互作用网络构建，系统筛选鉴定T6SS的效应蛋白和伴侣蛋白，进一步通过蛋白相互作用实验，解聚实验，蛋白酶敏感性实验等手段研究ATPase对效应蛋白-伴侣蛋白复合体的识别，解聚，去折叠和在分泌器上的停靠，特别是ATPase与伴侣蛋白相互作用对效应蛋白分泌的影响，从而完整揭示质子动力势和ATPase在T6SS分泌中的作用角色，最终提出一个T6SS的动力学分泌机制模型。该研究对阐明T6SS的分泌机制，系统发现T6SS的效应蛋白和伴侣蛋白，以及深入揭示AAA+家族新成员ClpV型ATPase亚家族蛋白的功能均具有重要意义。

关于细菌VI型分泌系统(Type VI secretion system, T6SS)的研究是当前微生物领域热点之一。本项目以T6SS分泌的动力为线索，重点研究了T6SS中两个保守的ATPase组分，即ClpV和IcmF在其分泌中发挥的作用，在此基础上首次揭示了T6SS在酸性环境下通过泵出质子以维持胞内pH稳定，从而增强细菌应对酸胁迫的能力，ClpV的ATPase活性在T6SS抗酸过程中发挥关键作用；进一步我们通过细菌双杂交筛选、分泌组研究结合生物信息学分析筛选鉴定了一批T6SS效应蛋白和伴侣蛋白，并对这些效应蛋白的生理生化功能及表达调控进行了深入研究。除了常规的抗真核型和细菌毒素型T6SS效应蛋白外，我们首次鉴定到一个具有Zn2+结合功能的效应蛋白YezP，其具有协助T6SS系统在胁迫环境下向胞内转运锌离子以抑制芬顿反应，降低胞内羟基自由基水平以对抗初级和次级氧胁迫的功能，T6SS的锌离子转运功能还与细菌对抗宿主营养免疫功能密切相关。综上所述，本项目首次报道了T6SS的离子转运新功能，在国际上率先揭示了一类离子转运型T6SS效应蛋白的存在，无疑是T6SS领域的一个重要突破，为该领域今后的研究探明了一个新方向。下一步我们计划开展T6SS转运离子功能的普遍性和多样性研究，并深入揭示T6SS转运离子的分子机制，以进一步推动当前对T6SS功能及其效应蛋白的认识。