B型链球菌毒力因子CAMP行使功能的结构基础和分子机制

Group B streptococcus （GBS）is a major pathogen that cause serious infection during pregnant and neonatal. The CAMP reaction based culture method is commonly used and is the “gold standard” to diagnose this pathogen in clinics. The CAMP reaction is a phenomenon that GBS colonies result in complete hemolysis when streaked close to Staphylococcus aureus on a sheep blood agar plate. CAMP factor.is a pore-forming toxin responsible for the CAMP reaction. Despite that it has been discovered over 70 years, the mechanism of CAMP reaction is still not clear. In this proposal, we are aiming to solve the mystery of the CAMP reaction through structural characterization of the CAMP factor. The identification of its functional regions and study of the conformation change upon membrane insertion will make its pore-forming mechanism much clear. In addition, this study can provide insights for the mechanism of protein-membrane interactions. Our group.have made ample preparations and have obtained some exciting preliminary results, which ensure the successful completeness of this project.

B型链球菌是导致孕期/围产期胎儿严重感染性疾病的主要病原菌，其中CAMP因子是B型链球菌所分泌的毒力因子（溶血素），它通过跨膜形成孔径而造成细胞裂解（CAMP反应）。CAMP反应已经发现70多年并曾经广泛用于临床检测B型链球菌感染，但CAMP因子跨膜形成孔径的结构生物学机理仍不清楚。本项目将在已得到的初期结果基础上，试图解析CAMP因子的晶体结构，确定其不同的功能区域，探究其在水相和膜相中构象的改变，阐述其形成跨膜孔径的分子机理，从而在分子层次解释CAMP反应这个神秘的现象。本项目对筛选抗CAMP毒力因子的药物有一定理论指导意义，同时对揭示蛋白与生物膜相互作用的本质有着很重要的启示作用。

无乳链球菌（B型链球菌）是一种人类机会致病菌，能到导致孕期/围产期胎儿，以及老年人严重感染性疾病。在无乳链球菌中首次鉴定出一种成孔毒素，即CAMP因子。鉴于其促溶血活性，临床上常用CAMP反应来鉴定无乳链球菌。然而关于CAMP毒素家族的结构一直没有报道，其致病机制也不清楚。通过本项目的研究，克服一系列技术上的难题，通过碘浸泡、结合分子伴侣MBP的融合进行分子置换最终解析了CAMP的晶体结构，阐明CAMP因子是一种独特新型结构，全部由α helix组成，整体上由氨基端 5个helix（NTD）和羧基端3个helix（CTD）折叠而成，之间的linker区域是一段高度保守的 DLXXXDXAT基序。同时通过蛋白截断和位点突变鉴定出CAMP的不同结构域功能，即NTD负责膜插入，CTD负责结合宿主受体的功能。基于天然CAMP和MBP融合CAMP的晶体结构，我们鉴定出CTD的一个保守的相互作用界面，这个界面对于CTD结合酸性配体非常重要。另外，CTD能够抑制全长CAMP和NTD的促溶血性活性，CTD保守作用界面的突变（CAMP-9XA）抑制了其促溶血活性。我们的研究揭示了这种细菌毒素独特的结构，并进一步阐明CAMP促溶血活性的分子机制。本项目对筛选抗CAMP毒力因子的药物设计有理论指导意义。