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浙江大学最新Science!揭示病原菌攻击宿主细胞的新机制

浙江大学生命科学研究院教授朱永群团队最新发表在《科学》(Science)杂志上的一篇论文,揭示了创伤弧菌和霍乱弧菌等病原菌通过分泌MARTX毒素效应因子RID,修饰宿主细胞关键信号分子Rac1,从而破坏宿主细胞骨架和免疫功能的分子机制。该研究加深了对病原菌致病机制的理解,为开发新型抗菌药物提供了重要靶点。

创伤弧菌(Vibrio vulnificus)是一种致命的病原细菌,俗称“吃人肉细菌”。处理海鲜时若被刺伤,创伤弧菌可迅速侵入人体,引发败血症和组织坏死,致死率极高。朱永群团队发现,这类病原菌通过分泌MARTX毒素(multifunctional autoprocessing repeats-in-toxin)实施攻击。MARTX毒素由4000多个氨基酸残基组成,进入宿主细胞后自我切割成多个效应因子,其中RID(Rho inactivation domain)是关键之一。

RID特异性地识别并修饰宿主细胞中的Rho GTP酶家族成员Rac1。Rac1是调节肌动蛋白细胞骨架和免疫反应的关键信号分子,正常情况下在细胞膜和细胞质之间循环。RID通过Nε-脂肪酸酰化(Nε-fatty acylation)修饰Rac1,使其带上长脂肪链,导致Rac1滞留在细胞膜上,无法参与下游信号传导。这一修饰如同“点穴”,使Rac1失去功能,进而破坏肌动蛋白细胞骨架的组装,抑制巨噬细胞的吞噬作用、细胞迁移和抗菌氧自由基的产生。

巨噬细胞是重要的天然免疫细胞,正常情况下能灵活运动并吞噬细菌。但被RID作用后,巨噬细胞变为圆球状,丧失免疫功能,为细菌入侵开辟了通路。研究还发现,缺失RID基因的创伤弧菌无法导致小鼠死亡,表明RID对病原菌的致病性至关重要。

该研究不仅揭示了病原菌的“冷枪”策略,也为开发针对创伤弧菌和霍乱弧菌的新型抗菌药物提供了新思路。朱永群表示:“75%感染创伤弧菌的患者在48小时内死亡,现有抗生素效果不理想,且耐药性日益严重。我们的发现为设计靶向RID的药物奠定了基础。”

(责任编辑:泉水)