大肠杆菌phiX174噬菌体E蛋白诱导菌蜕形成的机制研究

Bacterial ghost is empty cell of gram negative bacteria, formed by lysis of phage phiX174 gene E, and is a new vaccine delivery system that possesses adjuvant property and can carry exogenous materials. However，up to now，the lysis mechanism of protein E remains unknown. Targeting at the coliphage phiX174 protein E, this study intends to investigate the mechanism of membrane transport of protein E by screening and confirming the accessory proteins and target proteins in cytoplasmic, inner membrane, periplasm and outer membrane, and resolve the transmembrane structure by co-crystallization of E with accessory proteins and/or target proteins, thereby clarify the E-mediated lysis mechanism by combining the genetic data with visual of evidence. The results will contribute to provide new evidence and avenue for overcoming the issue of vaccine safety in the preparation process of bacterial ghosts. It is of great significance to the development of "protein antibiotic" and new antibacterial drugs.

菌蜕是革兰氏阴性菌被噬菌体E蛋白裂解后形成的细胞空壳，是一种具有佐剂性质且能携带外源物质的新型疫苗递送体系。然而，E蛋白溶菌的分子机制至今尚未阐明。本研究拟以大肠杆菌噬菌体phiX174的E蛋白为对象，对其在胞质、内膜、周质空间以及外膜上的辅助蛋白及靶蛋白进行寻找与确证，探讨E蛋白的跨膜运送机制，并对E蛋白与辅助蛋白和靶蛋白进行共结晶，解析其跨膜结构，将遗传学数据与可视化证据相结合，从而阐明E蛋白的溶菌机制。研究结果将为解决菌蜕制备过程中的安全性问题提供新的思路和依据，对"蛋白抗生素"以及新型抗菌药物的开发利用亦具有重大意义。

菌蜕是革兰氏阴性菌被噬菌体E蛋白裂解后形成的细胞空壳，是一种具有佐剂性质且能携带外源物质的新型疫苗递送体系。然而，E蛋白溶菌的分子机制至今尚未阐明。本研究以大肠杆菌phiX174噬菌体的溶菌蛋白E为对象，开展了E基因不同类型突变体的构建与筛选、E蛋白互作蛋白的基因缺失株的构建、细菌分裂相关蛋白的基因缺失株的构建、E蛋白及其靶蛋白MraY的表达纯化等研究内容。证实E蛋白的裂解活性同时依赖于其N-末端和C-末端，二者具有同等重要的作用；E蛋白的长度对溶菌功能亦有决定性作用；E蛋白介导的细菌裂解机制完全不同于GSDMD介导的溶菌。E蛋白必然是通过影响分裂相关蛋白及与细胞壁合成相关蛋白形成复合体导致溶菌孔道形成。在此基础上我们又引入焦亡相关蛋白GSDMD为溶菌蛋白，通过建立菌蜕大规模发酵平台成功制备了沙门氏菌新型菌蜕疫苗。极大的延长了裂解持续期，克服常规菌蜕制备的瓶颈问题，同时拥有很高的裂解效率，而且可以刺激机体产生强烈的体液免疫和细胞免疫，产生良好的免疫保护效果，具有广阔的应用前景。