致病菌利用III型分泌系统将受体蛋白传递到宿主细胞中,调节宿主的信号传递途径。
北京生命科学研究所邵峰(Feng Shao)小组2月16日《Science》文章报道说,志贺氏菌属(shigella)的III型受体OspF能够抑制丝裂素活化蛋白激酶磷酸酶(mitogen-activated protein kinase phosphatase,MAKP)家族成员MAKP-1和MAKP-2,以及c-Jun N-terminal激酶和p38。
OspF使MAPKs活化环(activation loop)中的磷酸苏氨酸(phosphothreonine)残基永久脱磷酸,但不能使磷酸酪氨酸(phosphotyrosine)残基脱磷酸。质谱分析显示,p-Erk2有98道尔顿的质量亏损(mass loss),是源于磷酸苏氨酸残基C-OP键(C-OP bond)断裂时的α质子abstraction。这种未曾预料到的酶活性(磷酸苏氨酸裂解酶活性)似乎是MAPKs所特有的,在MAPKs与其它OspF家族成员的反应中也发挥作用。(生物通记者 小粥)
注:Ⅲ型分泌系统(type III secretion system,TISS)是一个由多组分蛋白复合体形成的跨膜通道,它通过分泌蛋白,或把这些毒力蛋白直接注入宿主细胞发挥致病作用。
2007年2月16日,我所邵峰博士实验室在科学(Science) 杂志上发表题为 “The Phosphothreonine Lyase Activity of a Bacterial Type III Effector Family” 的文章。该文章报道了来源于多种三型分泌系统致病病原菌的一个效应分子家族,这类效应分子通过一种新的磷酸化苏氨酸裂解酶(Phosphothreonine Lyase)的活性,能够特异性地、不可逆地去磷酸化宿主MAPK激酶并使其失活。
通过所谓的三型分泌系统分泌效应分子进入真核宿主体内,进而阻断或调节宿主免疫相关的信号通路是许多革蓝氏阴性病原菌普遍采用的致病机制。寻找这些效应分子在宿主细胞中的靶蛋白并阐明其作用于靶蛋白及相关信号通路的生物化学机理对于我们认识病原菌致病机理和建立有效防治手段有着重要的意义。同时,这也可能促进我们对真核细胞本身的信号转导机制的进一步理解。 在这篇文章里,作者首先发现了一类高度保守的,既存在于动物病原菌[包括导致痢疾的志贺氏痢疾杆菌(shigella)和沙门氏菌(Salmonella) ],同时也存在于能够感染植物的假单胞杆菌(Pseudomonas syringae)中的三型分泌系统效应分子。通过对其中志贺氏痢疾杆菌来源的OspF效应分子的深入研究,作者发现OspF效应分子直接作用于真核宿主体内的,并且能够抑制MAPK激酶通路的激活。进一步的生化研究发现OspF具有全新的磷酸化苏氨酸裂解酶的活性, 这种酶活能够使OspF不可逆地“去磷酸化”MAPK激酶并使之失活。作者在文章中又证明了OspF效应分子家族都普遍具有这种MAPK激酶特异性的磷酸化苏氨酸裂解酶活性并探讨了可能的催化位点。
邵峰博士(本文通讯作者)说:“我们的发现不仅揭示了一种在动植物界都保守的致病病原菌拮抗真核宿主细胞免疫信号通路的机理, 但更为重要的是, 这种机理是由一种全新的酶学活性来完成的,并且突破了二十多年来关于蛋白质磷酸化和去磷酸化是可逆调节的认识”。
邵峰博士于1996年毕业于北京大学,2003年获美国密执安大学博士学位, 2005年7月应聘为研究所研究员并开始筹建实验室。此项工作从起始到
论文发表,全部在研究所完成。对他在如此短的时间内所获得的进展, 邵峰博士指出:“研究所为大家提供了一个最佳的科研环境。”
李洪涛博士,徐浩(技术员)和周艳(本科实习生)为本文共同第一作者;其他参与此项工作的还有,张杰(在读博士生),龙承祖(技术员),李素芹(技术员),陈涉(蛋白质组中心)和周俭民博士。
此项研究为科技部863和北京市科委资助课题。
邵峰 博士简介
北京生命科学研究所研究员
Feng Shao, Ph.D.
Assistant Investigator, NIBS, Beijing, China
Phone:010-80726688-8560
Fax: 010-80728046
E-mail:shaofeng@nibs.ac.cn
教育经历
1996年 中国北京大学技术物理系应用化学专业学士
2003年 美国密西根大学医学院生物化学博士
工作经历
2005-present 中国北京生命科学研究所研究员
2004-2005 美国哈佛大学医学院博士后研究
2003-2004 美国加洲大学圣地亚哥分校医学院博士后研究
1999-2003 美国密西根大学医学院博士研究生助理
研究概述
该实验室研究兴趣主要在于研究细菌病原体和宿主细胞相互作用过程中的生物化学机制.
邵峰博士实验室的研究目标是希望能够发现病原体在抑制真核宿主细胞免疫信号系统中一些新的机理.
实验室在最近的研究中发现并定义了一类广泛存在于多种细菌病原体中新的巯基蛋白酶. 这个新蛋白酶家族包括来源于动物病原性Yersinia中的YopT 效应蛋白和植物病原菌pseudomonas 中的Avirulence 因子AvrPphB;前者作用于并能够酶切真核宿主细胞中异戊二烯化的小G蛋白 (Rho GTPases), 这种作用帮助抑制宿主细胞的对病原体吞噬功能.
同时, 邵峰博士实验室也发现AvrPphB的蛋白酶活性在植物免疫和抗病中也起到相当重用的作用.目前,实验室集中于研究这个新蛋白酶家族中的其它, 来源于Legionella pneumonia 和Enteropathogenic E.coli 菌中的新成员.
邵峰博士实验室希望通过多种生物化学和细胞生物学的手段来研究并阐明这些蛋白酶的活性在这些病菌的感染和致病过程中的所扮演的角色. 同时,该实验室对蛋白质泛素化及泛素降解通路在细胞周期, 细胞增殖以及
肿瘤形成过程的作用感兴趣.
最近的研究结果表明一类含有BTB结构域的蛋白可能作为一种由CUL3组装的新的泛素E3连接酶复合物的特异性连接分子.
目前的研究工作集中在验证这些新的BTB蛋白能够通过CUL3依赖性的泛素化通路调节细胞周期和细胞增殖并阐明其机制.后续的工作将进一步研究这些新的蛋白降解通路在某些肿瘤细胞增殖中所起的作用.
作者:
2007-2-22