细菌毒性因子对GTP酶的选择机制

2009年7月21日，北京生命科学研究所柴继杰实验室在Nature  Structural  &  Molecular  Biology杂志在线发表题为“Structural  insights  into  host  GTPase  isoform  selection  by  a  family  of  bacterial  GEF  mimics”的文章。该研究揭示了来自一类细菌毒性因子大家族的Map通过模拟GEF活性实现其功能，并提出了这类家族成员对不同GTPase的选择模型。生化试验证实了该模型的预测：来自Shigella的该家族另外两个成员IpgB1，IpgB2分别对宿主Rac1，RhoA具有GEF活性。

含有WXXXE模块的效应蛋白属于一类大的细菌毒性因子家族，它们通过一种未知的GTPase信号传递机制调细胞骨架动态结构。这些效应蛋白以前被认为是直接模拟激活的GTPases而行使其功能。但我们最近解析的沙门氏菌SifA的晶体结构对这一观点提出了质疑。该结构显示其C端和具有GEF活性的SopE具有相似的结构。基于这些结构信息，我们推测这个家族可能具有GEF活性。通过进一步实验，最终鉴定出来自大肠杆菌的该家族成员Map具有对人GTPase  Cdc42的GEF活性。Map–Cdc42复合物结构显示Map模拟哺乳动物Dbl（GEF）的催化机制，但却具有和沙门氏菌GEF  SopE几乎一致的三维结构。通过对人和细菌GEF的结构比较分析，发现Map和Cdc42内开关区域的可变区b2-3以一种独特的方式配对。同时，我们提出这类家族成员对不同GTPase的选择模型。通过该模型发现来自志贺氏菌的该家族另外两个成员IpgB1，IpgB2分别对宿主Rac1，RhoA具有GEF活性。这些结果扩大了人们对细菌的GEF模拟以及其对宿主GTPase底物选择机制的认识。

北京生命科学研究所博士后黄志伟和德州西南医学中心的Sarah  E  Sutton为本文共同第一作者。该文其他作者还有德州西南医学中心的Adam  J  Wallenfang和Robert  C  Orchard，以及北京生命科学研究所吴晓静和冯英才技术员。柴继杰博士和德州西南医学中心的Neal  M  Alto博士为本文共同通讯作者。此项研究为科技部863和北京市科委资助课题，结构及部分生化工作在北京生命科学研究所完成。