中国科学家发现“空调病”凶手的作案“剪刀”(2)

此前，他们研究发现，病原菌只有与宿主细胞接触时才会分泌“毒素”。而事实上，当病原菌生活在营养充足并开始快速生长的后对数生长期时，效应蛋白就已经被表达了，只不过尚未分泌出来而已。

 

由于泛素和泛素链只存在于真核生物中，研究人员设想，如果将病原菌培养到后对数生长期，将其制备成细菌裂解液，然后利用它在体外切割泛素链。“病原菌细胞裂解后，效应蛋白释放在试管中，如果裂解液能够将泛素链切割成单个泛素分子，表明该细菌裂解液具有去泛素化酶的活性。”朱永群说。

 

随后研究人员根据这一设想建立了实验体系，利用这一筛选体系，对43种不同的病原菌进行筛选，成功发现嗜肺军团菌的裂解液能够切割线性泛素链，表明嗜肺军团菌含有切割线性泛素链去泛素化酶活性的效应蛋白。

 

“这很有意思。”朱永群说。嗜肺军团菌就是人类“空调病”的病原菌，它常存在于空调的冷凝水中，被人呼吸到肺部后，就会在肺部里面‘干坏事’。它分泌300个毒性效应蛋白到宿主细胞中，在巨噬细胞内，嗜肺军团菌建立了独特的膜泡结构作为“大本营”，在里面大量增殖，最后导致巨噬细胞死亡，被释放出来的细菌再进行新一轮的感染。“当巨噬细胞死亡的越来越多，就会引发‘空调病’。”

 

然而，究竟是嗜肺军团菌中哪个效应蛋白切割的线性泛素链？研究人员从该菌中克隆了149个功能未知效应蛋白，在体外进行针对线性泛素链的去泛素化酶活性实验，成功筛选出唯一的一个名为RavD效应蛋白。随后的实验表明，RavD只特异地切割线性泛素链，对其它类型的泛素链不起作用。

 

一种新工具

 

“RavD效应蛋白是一个全新的去泛素化酶。”朱永群表示，通过解析它的结构，发现RavD具有独特的三维结构，不同于先前发现的所有去泛素化酶。

 

更重要的是，研究人员发现RavD被嗜肺军团菌分泌后，会持续性地切割膜泡上形成的线性泛素链，避免膜泡上线性泛素链的累积，达到抑制宿主NF-κB免疫信号的目的。这样的结果导致，已被感染的细胞无法发出“求救信号”，处于一种仍然“健康”的假象中。

 

事实上，不止是在嗜肺军团菌中，RavD广泛存在于军团菌属细菌中。

 

与前述争议较大的OTULIN不同，RavD有望被开发成研究线性泛素链的全新工具，促进真核细胞信号转导的研究。

 

“未来，我们希望对我们发现的独特效应蛋白进行蛋白工程上的改造，使它们能成为生物医学研究和临床诊治的工具。对于一些感染至关重要的效应蛋白，我们希望能帮助研发新型抗菌药物，解决日益严重的病原菌耐药性问题。”朱永群说。