与小G蛋白Sar1互作的布鲁氏菌效应蛋白的筛选及其调节复制性菌泡形成的实验研究

基本信息
批准号:31372409
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:彭其胜
学科分类:
依托单位:吉林大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:孙长江,关振宏,杨丽,赵玉玺,崔桂梅,孙真,贾生美
关键词:
IV型分泌系统复制性菌泡效应蛋白布鲁氏菌Sar1
结项摘要

The formation of replicative Brucella-containing vacuole (rBCV) is crucial for survival and replication of Brucella. The small GTPase Sar1 that ensures newly manufactured proteins in endoplasmic reticulum (ER) are packaged properly and addressed for correct delivery to other organelles. Brucella can coopt Sar1 for the formation of rBCV. However, the exact mechanism remains unknown. A mutant of VirB type IV secretion system, which is necessary for rBCV building, was unable to sustain interaction and fuse with ER, and was killed via eventual fusion with lysosomes. Moreover, our preliminary data showed that Sar1 can interact with secreted effector from Brucella. Based on the above observations, we propose whether Brucella secreted effector specially interacting with Sar1 mediates the formation of rBCV. To test the hypothesis, VirB type IV secretion system-dependent effectors are identified by GST-Sar1 pull-down, analysis of 2 dimensional (2D) gel electrophoresis and mass spectrometry, suppression assay of yeast growth and a functional assay of type IV secretion system. According to the characteristics of the effector, an in-frame deletion mutant will be constructed for the effector coding sequence (CDS) in B.abortus 2308 strain. The following experiments will focus on the molecular mechanism of rBCV formation and Brucella survival by the effector: (i) the roles of effector in Sar1 recruitment to rBCV; (ii) the roles of effector in fusion with ER; (iii) the roles of effector in avoiding fusion with lysosome; (iv) the roles of effector in Brucella survival within macrophages. These studies will not only help elucidate how effector regulates the formation of rBCV and show a novel interpretation of Brucella survival, but will potentially give an insight in how to manipulate the bacterial effector to achieve more efficient elimination of intracellular Brucella. This is a topic of significance in the development of drugs to prevent and treat Brucellosis.

布鲁氏菌在宿主细胞内形成复制性菌泡是其在胞内生存和增殖的关键。研究发现布鲁氏菌能利用宿主细胞的小G蛋白Sar1形成复制性菌泡,且布鲁氏菌Ⅳ型分泌系统也能调节复制性菌泡的形成,但是Sar1和Ⅳ型分泌系统之间的关系目前尚不清楚。我们的预实验显示:Sar1能与效应蛋白相结合。据此,我们推测布鲁氏菌可能通过Ⅳ型分泌系统分泌的效应蛋白获取宿主细胞的Sar1从而调节复制性菌泡的形成。为了证实这一假说,本课题拟通过GST -Sar1融合蛋白沉降、二维电泳、质谱分析、酵母生长抑制实验及效应蛋白表达实验筛选出IV型分泌系统分泌且能与Sar1互作的效应蛋白;然后构建缺失效应蛋白的布鲁氏菌株;通过检测布鲁氏菌中期菌泡与溶酶体或内质网融合情况来探究效应蛋白在复制菌性泡形成中的作用。本课题的实施将为布鲁氏菌胞内生存机制研究提供新思路,同时,某种关键效应蛋白的发现可能为布鲁氏菌病的治疗提供潜在靶点。

项目摘要

布鲁氏菌病流行态势在我国特别是北方地区十分严重,目前还呈增加趋势,给人民生命财产安全带来极大威胁。布鲁氏菌是布鲁氏菌病的治病菌。布鲁氏菌是典型的胞内生存菌,其毒力在于细胞内生存和增殖。目前有关其胞内寄生的机理机制还没有完全搞清,严重阻碍了布鲁氏菌病的预防及治疗。针对这种情况,该项目进行了如下研究:1)与小G蛋白Sar1互作的效应蛋白在调节布菌胞内生存的机制;2)与小G蛋白Sar1相关的RAB1小G蛋白及TREM2(Triggering receptor expressed on myeloid cells 2) 等宿主细胞蛋白在调节布鲁氏菌胞内生存中的功能;3)布鲁氏菌在感染巨噬细胞后引起的AMPK(AMP-activated protein kinase )磷酸化及mico RNA的表达变化在布鲁氏菌胞内生存中的功能;4)布鲁氏菌在感染巨噬细胞后形成囊泡,其自身代谢的布菌DNA在调节布鲁氏菌胞内生存中的功能。得出如下重要结果:布菌的效应蛋白SOD(Superoxide dismutase)是一种不依赖于四型分泌系统的外分泌蛋白,可以通过与小G蛋白Sar1结合促进布菌胞内增殖;布菌的热休克蛋白HSP70(Heat shock protein 70)及布菌自身代谢的DNA也参与布菌的胞内寄生;布菌感染引起的宿主细胞AMPK磷酸化,及mico RNA和TREM2受体蛋白的表达都能促进布菌的胞内寄生。其中,与小G蛋白Sar1结合的SOD在调节布菌胞内寄生发挥关键作用,我们可以针对该蛋白设计靶向小分子治疗布鲁氏菌病,同时,也可以在现有的布菌弱毒疫苗的基础上进一步缺失SOD蛋白,减少布菌疫苗的毒性。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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