生物通報(bào)道：來自北京生命科學(xué)研究所的邵峰研究員（專訪邵峰：著眼于感興趣，但機(jī)理*不清楚的研究），主要研究方向是病原細(xì)菌感染宿主和宿主先天性免疫防御的分子機(jī)制，曾發(fā)表多篇Nature，Science，Cell雜志文章，榮獲HHMI首屆青年科學(xué)家獎(jiǎng)。近期其研究組接連發(fā)表Nature，PNAS文章，分別報(bào)道了一種全新的病原菌毒力作用機(jī)制，以及人基因組中NAIP和小鼠的NAIP1的生物學(xué)功能。在*篇文章中，邵峰研究組成員與王曉東實(shí)驗(yàn)室，北京大學(xué)合作，報(bào)道了腸道致病菌毒力效應(yīng)蛋白NleB家族通過N-乙酰葡萄糖胺單糖基化修飾宿主死亡結(jié)構(gòu)域中一個(gè)保守的*抑制死亡受體介導(dǎo)的炎癥和死亡信號(hào)通路，促進(jìn)病原菌在宿主體內(nèi)的生存和繁殖。
研究人員通過三型分泌系統(tǒng)將毒力效應(yīng)蛋白“注射”到真核細(xì)胞內(nèi)，從而阻斷或調(diào)節(jié)宿主的各種信號(hào)通路，是常見革蘭氏陰性致病菌感染和致病的重要機(jī)制。邵峰實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)研究方向是以痢疾桿菌和腸致病大腸桿菌（EPEC）等腸道菌為模型研究三型分泌系統(tǒng)在病菌逃逸和抑制天然免疫中的功能和分子機(jī)制。此前有關(guān)腸致病大腸桿菌的研究已報(bào)道了多個(gè)具有抑制宿主NF-κB炎癥反應(yīng)活性的三型分泌系統(tǒng)效應(yīng)蛋白（包括NleE和NleB等），但這些效應(yīng)蛋白的生化作用機(jī)制以及他們?cè)诩?xì)菌感染動(dòng)物中到底起什么樣的作用是該領(lǐng)域的一個(gè)重要問題。邵峰實(shí)驗(yàn)室在此前的研究中揭示了NleE效應(yīng)蛋白抑制NF-κB通路的機(jī)制是通過甲基化修飾該通路中的TAB2/3分子C端鋅指結(jié)構(gòu)域中的一個(gè)半*，從而阻斷TAB2/3介導(dǎo)的泛素鏈信號(hào)識(shí)別和傳遞（Zhang et al., Nature 2012）。在這項(xiàng)關(guān)于NleB作用機(jī)制的研究中，他們首先發(fā)現(xiàn)NleB能有效抑制腫瘤壞死因子（TNFα）激活NF-κB炎癥反應(yīng)，而對(duì)IL-1β激活NF-κB沒有影響。隨后他們綜合酵母雙雜交和免疫共沉淀等生化手段，鑒定出TNF受體（TNFR1）下游的接頭分子TRADD為NleB的宿主靶蛋白，并發(fā)現(xiàn)NleB作用于TRADD C端死亡結(jié)構(gòu)域（death domain）并抑制其寡聚化。與生化結(jié)果一致的是，他們發(fā)現(xiàn)NleB不僅能抑制TNFα激活NF-κB炎癥反應(yīng)，而且也能有效阻斷TNFα誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和壞死。通過一系列的質(zhì)譜分析和體內(nèi)外的生化實(shí)驗(yàn)，他們進(jìn)一步揭示NleB是一種全新的糖基轉(zhuǎn)移酶，對(duì)TRADD死亡結(jié)構(gòu)域中235位的*進(jìn)行N-乙酰葡萄糖胺化修飾，導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)域喪失寡聚化的活性。人基因組編碼34個(gè)死亡結(jié)構(gòu)域蛋白，其中三分之一都含有這個(gè)保守*，它們多在TNFR1、FAS和TRAIL等死亡受體通路中起重要功能。通過大量細(xì)菌感染和體外生化實(shí)驗(yàn)，邵峰及其同事進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，NleB可以修飾多個(gè)在死亡受體通路中起關(guān)鍵作用的接頭蛋白（TRADD，F(xiàn)ADD和RIPK1），部分修飾TNFR1和FAS等死亡受體本身，但不能修飾不含有保守*的死亡結(jié)構(gòu)域蛋白Myd88和IRAK1。其中對(duì)FAS的修飾位點(diǎn)正是在自身免疫性淋巴細(xì)胞增生綜合征（ALPS）中有高頻率突變的位點(diǎn)。他們的工作表明NleBzui主要的功能實(shí)際上是通過阻斷死亡結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)的DISC（death inducing signaling complex）復(fù)合體的形成，從而抑制TNFα，F(xiàn)AS ligand和TRAIL等死亡受體配體誘導(dǎo)宿主細(xì)胞凋亡和壞死。在小鼠感染的實(shí)驗(yàn)中，他們還發(fā)現(xiàn)NleB糖基轉(zhuǎn)移酶活性的缺失導(dǎo)致細(xì)菌不能在腸道中有效定殖。結(jié)合此前的工作，這項(xiàng)研究表明對(duì)腸致病大腸桿菌來說僅僅抑制NF-κB炎癥通路不足以幫助病菌實(shí)現(xiàn)宿主體內(nèi)定殖，還需要抑制死亡受體介導(dǎo)的免疫防御通路。該項(xiàng)研究報(bào)道病原菌可以直接作用于死亡受體復(fù)合物，展示了一種全新的病原菌毒力作用機(jī)制，揭示了腸致病大腸桿菌如何通過抑制天然免疫實(shí)現(xiàn)在宿主體內(nèi)有效定殖的分子機(jī)制。更為重要的是，N-乙酰葡萄糖胺這種翻譯后修飾以前一直被認(rèn)為只發(fā)生在*/*上，這種O-連接的N-乙酰葡萄糖胺修飾在細(xì)菌到人中都保守，已有超過1,000 種蛋白被發(fā)現(xiàn)存在這種修飾，該修飾被認(rèn)為和蛋白質(zhì)磷酸化類似，在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用。邵峰實(shí)驗(yàn)室的工作報(bào)道了在*上也可以發(fā)生N-乙酰葡萄糖胺修飾，由于以前對(duì)這種修飾的鑒定都是基于O-連接的假設(shè)，這項(xiàng)研究也暗示*N-乙酰葡萄糖胺化這種新型蛋白翻譯后修飾可能廣泛存在，在調(diào)節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮重要作用。此外，另外一篇文章則報(bào)道了人基因組中*的NAIP基因，以及其在小鼠中的同源基因NAIP1可以識(shí)別革蘭氏陰性致病菌三型分泌系統(tǒng)的針狀蛋白進(jìn)而激活炎癥小體介導(dǎo)的天然免疫反應(yīng)。
研究人員發(fā)現(xiàn)形成三型分泌系統(tǒng)通道的針狀蛋白在人和鼠的巨噬細(xì)胞中都可以很強(qiáng)地激活炎癥小體。通過大量的遺傳和生化實(shí)驗(yàn)，他們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)人類基因組中*的NAIP和小鼠中的NAIP1負(fù)責(zé)識(shí)別進(jìn)入宿主細(xì)胞的針狀蛋白，從而介導(dǎo)炎癥小體的組裝、caspase-1的激活和白介素的分泌。常見革蘭氏陰性致病菌（如志賀氏痢疾桿菌和沙門氏菌）感染的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過NAIP家族的NLR分子特異性識(shí)別進(jìn)入胞質(zhì)內(nèi)的細(xì)菌三型分泌系統(tǒng)針狀蛋白是一個(gè)在人源和鼠源巨噬細(xì)胞中普遍存在的天然免疫抵御機(jī)制。另一方面，他們還發(fā)現(xiàn)，小鼠中不同的NAIP在不同類型的細(xì)胞中表達(dá)的量有所差別。例如，NAIP1在樹突狀細(xì)胞中的表達(dá)量遠(yuǎn)高于巨噬細(xì)胞，而NAIP5則相反。與此一致的是，針狀蛋白在樹突狀細(xì)胞中引起更強(qiáng)的炎癥小體的激活，而鞭毛素蛋白在巨噬細(xì)胞中的反應(yīng)則更強(qiáng)。他們也發(fā)現(xiàn)，來自于不同病原菌的同一類分子的活性有較大差異。例如，痢疾桿菌的針狀蛋白相對(duì)于其它病原菌的針狀蛋白激活炎癥小體的活性zui強(qiáng)，感染的實(shí)驗(yàn)也證實(shí)NAIP1 和人的NAIP分子在痢疾桿菌激活炎癥小體中起著zui為關(guān)鍵的作用。這些發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步提示，不同類型小鼠細(xì)胞識(shí)別病原菌信號(hào)分子的偏好性不同，而不同病原菌被主要識(shí)別的分子也有所差異，為理解病原菌感染誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)的分子機(jī)制提供了新的思路。這項(xiàng)研究揭示了人基因組中*的NAIP和小鼠的NAIP1的生物學(xué)功能，進(jìn)一步證實(shí)了NAIP家族作為NLR樣受體識(shí)別病原菌相應(yīng)分子的普遍性。本項(xiàng)也研究表明，病原菌三型分泌針狀蛋白是一類在人和鼠中保守的、能激活炎癥反應(yīng)的病原菌模式分子（PAMP），對(duì)于病原菌疫苗和新型疫苗佐劑的研發(fā)有重要啟示作用。        來源：生物通