三型分泌系统的组装及其调控肠道细胞增殖和细菌毒力的机制

Vibrio parahaemolyticus is an important food-borne bacteria pathogen. Consumption of seafood with V. parahaemolyticus can lead to gastroenteritis, vomiting, fever, severe sepsis or even lead to death. The second type III secretion system (T3SS2) is the main virulence factor, but T3SS2 assembly and regulation of bacterial colonization and virulence in the intestine by T3SS2 has not yet been revealed. Our preliminary results indicate that VopI is necessary for assembly and secretion in T3SS2, but its exact mechanism of action is unclear. Therefore, the first goal of this project is to reveal the role of VopI in the assembly process of T3SS2 apparatus and identify other protein components that interact with it. This study will help to identify the unidentified missing components in T3SS2 apparatus and provide a new target for the development of treatment of V. parahaemolyticus infection. In addition to being a structural component of the T3SS2 apparatus, we will also investigate the role of VopI as an effector protein in regulating intestinal cell proliferation and bacterial colonization in the gut. Studies on the function of VopI as an effector protein are helpful to elucidate the molecular mechanism of intestinal cell proliferation and the effect of intestinal cell proliferation on bacterial pathogenicity. Overall, these studies will provide a scientific basis for the development of small molecule compounds that can inhibit VopI/EBP2 interaction and thus the virulence of V. parahaemolyticus.

副溶血弧菌是重要的食原性细菌，人类误食带有副溶血弧菌的海产品可导致肠胃炎、呕吐等症状，严重者甚至引发败血症。第二套三型分泌系统（T3SS2）是其主要的致病因子，但是T3SS2的组装及其调控细菌在肠道内的定殖和毒力的机制尚未揭示。我们前期结果表明VopI在T3SS2对组装和分泌功能是必须的，但是其确切的作用机制还不清楚。因此本课题的第一个目标是揭示VopI在T3SS2装置组装过程中的作用及其与之相互作用的其他组分蛋白。该研究有助于发现T3SS2中尚未鉴定的缺失组分，为开发治疗副溶血性弧菌感染提供新的靶标。VopI除了作为T3SS2装置的结构组分外，我们还将研究VopI作为效应蛋白在调节肠细胞增殖和细菌在肠道中定殖中的作用。研究VopI效应蛋白的功能有助于阐明肠细胞增殖的分子机制，以及肠细胞增殖对细菌致病性的影响。同时为研制VopI/EBP2相互作用的抑制性小分子化合物提供了科学依据。

副溶血弧菌是能引起腹泻等肠道感染及败血症等疾病的革兰氏阴性细菌，随着抗生素的广泛使用，耐药菌株不断出现，这为副溶血弧菌感染的治疗带来了严重的挑战。三型分泌系统是副溶血弧菌的主要致病因子，但是三型分泌系统的组装及其在肠道内的致病机制尚不清楚。前期研究揭示三型分泌系统效应分子在其装置本身的组装过程中起着关键的作用。本研究的主要内容是通过体内和体外研究阐明了效应分子作为结构蛋白在三型分泌系统组装动态过程中的作用。利用电子显微镜等相关技术捕捉到效应分子在三型分泌系统装置中的信号，并明确其在各个部位的精准定位。我们利用酵母双杂交体系分析了效应分子相互作用的蛋白，并利用免疫印迹技术确认蛋白的相互作用。利用共聚焦荧光显微镜等技术分析了效应分子在组装过程中的作用。通过共聚焦显微镜研究了分子在肠细胞的定位。通过免疫印迹和共聚焦显微镜技术研究了效应分子与肠细胞核蛋白的相互作用。利用定点突变研究了效应分子与肠细胞核蛋白相互作用在细胞增殖中的作用。利用动物感染模型研究了效应分子在致病过程中的作用。本显目取得了如下重要结果：（1）发现效应分子与核蛋白的相互作用的分子机制；（2）证实了效应分子对细胞增殖的影响；（3）首次证明效应蛋白也可以参与三型分泌系统的组装；（4）证实了效应蛋白通过和三型分泌系统结构蛋白相互作用影响三型分泌系统的分泌功能；（5）证明了肠细胞增殖和致病的相互关系。本研究为副溶血弧菌感染的治疗提供了有效的靶点；提出了细胞增殖提供细菌附着位点从而增强其致病能力的科学假说；利用效应蛋白的细胞增殖功能建立治疗其它肠道破坏性炎症性肠病的新型治疗手段。