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Nature子刊暨南大学张志敏等揭示In [复制链接]

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YopJ家族效应物被植物和动物病原体通过III型分泌系统广泛部署。作为非经典的乙酰转移酶,YopJ家族效应物的酶活性是由真核生物特异性配体六磷酸肌醇(InsP6)异生激活。然而,其背后的分子机制仍未确定。

年10月13日,来自暨南大学张志敏、丁克、孙平华和中科院深圳先进技术研究院袁曙光等研究团队在NatureCommunications上在线发表了题为“Secondary-structureswitchregulatesthesubstratebindingofaYopJfamilyacetyltransferase”的研究论文,展示了apo-PopP2的晶体结构,InsP6与PopP2的结合在催化核心中诱发了α螺旋到β螺旋的转变,导致目标蛋白结合位点中底物识别螺旋的稳定。

为了成功感染,大多数革兰氏阴性细菌依靠一种专门的大分子注射器,即III型分泌系统(T3SS),将效应蛋白运送到宿主细胞中。这些III型分泌的效应物(T3SEs)调节各种宿主细胞的信号通路,特别是那些参与免疫反应的信号通路,从而促进病原体建立一个环境,在其中茁壮成长。由于病原体和其宿主之间快速的共同进化*备竞赛,不同病原体物种的T3SE组合是高度可变的。一个明显的例外是耶尔森菌外蛋白J(YopJ)效应器家族,其成员由多种细菌病原体独特产生,包括动物病原体耶尔森菌属、肠炎沙门氏菌、副溶血性弧菌和沙门氏气单胞菌,以及植物病原体丁香假单胞菌、野蔷薇*单胞菌、溶血性雷尔斯通菌、埃文氏淀粉酶和柠檬酸菌。这种保护表明YopJ家族效应物在宿主定植和传播过程中具有关键的*力作用。所有的YopJ家族效应物都包含一个催化核心,其结构与CE家族的半胱氨酸蛋白酶相似,具有保守的组氨酸-天门冬氨酸/谷氨酸-半胱氨酸催化三要素。然而,越来越多的证据表明,YopJ家族效应物具有乙酰转移酶活性。例如,由哺乳动物病原体产生的YopJ家族效应物,包括耶尔森氏菌的YopJ和肠道菌的AvrA,通过乙酰化目标激酶激活环中的特定丝氨酸和苏氨酸残基,瞄准有丝分裂原激活蛋白激酶和/或核因子-κB信号传导途径。这种乙酰化阻断了这些激酶的磷酸化和激活,导致免疫相关细胞的炎症反应和细胞死亡得到抑制。有趣的是,YopJ效应物与其他任何有代表性的乙酰转移酶,如已研究清楚的N端乙酰转移酶和组蛋白乙酰转移酶,没有序列上的相似性,这表明YopJ家族的乙酰转移酶可能采用一种独特的酶学机制。此外,由植物病原体产生的YopJ乙酰转移酶的目标蛋白是高度多样化的。其中,PopP2对WRKY转录因子中一个保守的赖氨酸残基进行乙酰化,以抑制防御相关基因的表达。在拟南芥中,PopP2被一对植物免疫受体识别,即RPS4和RRS1-R。RRS1-R在其羧基末端含有一个保守的WRKYDNA结合域,作为诱饵检测PopP2对防御性WRKY转录因子的干扰。PopP2对RRS1-RWRKY结构域的乙酰化抑制了它的DNA结合活性,并引发RPS4/RRS1-R对的激活,从而导致植物免疫力的激活。YopJ家族成员与其他乙酰转移酶之间的另一个显著区别是,YopJ家族效应物的激活依赖于宿主辅助因子六磷酸肌醇(InsP6),它在大多数真核细胞中含量丰富,但在细菌中缺乏。InsP6和乙酰基供体乙酰辅酶A(AcCoA)的结合袋都位于调节域和催化核心之间的界面上。生物化学和计算研究支持InsP6与YopJ家族效应物的结合稳定了调节域的构象,从而在催化中心附近形成AcCoA结合袋。对PopP2的进一步研究表明,PopP2-WRKY的结合也是依赖于InsP6。然而,没有观察到调节结构域和WRKY之间的广泛相互作用,这表明InsP6调节的底物结合有一个未知机制。该研究提出了PopP2在apo状态下的晶体结构,它显示了与以前报道的PopP2-InsP6复合物的巨大结构变化。进一步证明,InsP6与PopP2的相互作用引发了复杂的级联构象变化。重要的是,InsP6通过诱导PopP2催化核心的螺旋到链的折叠转换来调节底物的结合,从而异生稳定底物相互作用的α螺旋。该研究为YopJ家族乙酰转移酶的异生调控提供了关键的机制性见解。参考文献:
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