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Nature!邵峰/刘小云发现志贺氏菌通过新的机制来逃避细胞焦亡

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iNature前沿 2021-10-21 20:00

小鼠 caspase-11 和人 caspase-4 和 caspase-5 识别胞质脂多糖 (LPS),通过裂解成孔蛋白 GSDMD诱导细胞焦亡。这种非典型炎症小体可以抵御革兰氏阴性菌。引起细菌性痢疾的志贺氏菌在这些半胱天冬酶所在的宿主细胞质中自由生活。然而,caspase-11 介导的细胞焦亡在志贺氏菌感染中的作用尚不清楚。

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2021年10月20日,北京生命科学研究所邵峰及北京大学刘小云共同通讯在Nature 在线发表题为“Shigella evades pyroptosis by arginine ADP-riboxanation of caspase-11”的研究论文,该研究表明,与另一种胞质细菌 Burkholderia thailandensis感染相比,caspase-11 不能保护小鼠免受志贺氏菌感染。志贺氏菌使用 III 型分泌系统 (T3SS) 效应器 OspC3 逃避了由 caspase-11 或 caspase 4(以下称为 caspase-11/4)介导的细胞焦亡。

OspC3,但不是它的旁系同源物 OspC1 和 2,共价修饰 caspase-11/4;尽管它使用了 NAD+ 供体,但这种修饰不是 ADP-核糖基化(ADP-ribosylation)。生化实验发现分别在 caspase-4 和 caspase-11 中发现了对 Arg314 和 Arg310 的 ADP-核糖化(ADP-riboxanation)修饰。OspC1 和 2 具有酶活性,它们的锚蛋白重复结构域与 OspC3 不同,不能识别 caspase-11/4。

精氨酸的 ADP 核糖化阻止了 caspase-4/11 的自动加工以及它们对 GSDMD 的识别和切割。 Caspase-11 的 ADP 核糖化使志贺氏菌感染小鼠的焦亡介导的防御瘫痪,ospC3 的突变刺激了 caspase-11 和 GSDMD 依赖的抗志贺氏菌体液免疫,产生了类似疫苗的保护作用。该研究建立了精氨酸的 ADP-核糖化(ADP-riboxanation)作为防止 LPS 诱导的细胞焦亡的细菌毒力机制。

总之,志贺氏菌使用 OspC3 修饰 caspase-11/4,从而阻止炎症小体/细胞焦亡介导的防御。这不同于已知的自我改变或间接的细菌炎症小体调节策略,例如耶尔森氏菌 YopM23 对 Pyrin 炎症小体的抑制。未来的研究将发现其他炎症小体/细胞焦亡靶向效应物。OspC3 催化精氨酸 ADP-核糖化;该活性由细菌中的 OspC 家族共享。精氨酸 ADP-核糖化也可能存在于真核生物中,可以通过挖掘 ADP-核糖体蛋白质组学数据进行鉴定。

参考消息:

https://www.nature.com/articles/s41586-021-04020-1

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