沈锡辉教授团队在细菌效应蛋白功能研究方面取得新进展

近日，沈锡辉教授团队在Nature Communications发表了题为“A secreted effector with a dual role as a toxin and as a transcriptional factor”的研究论文，揭示了细菌六型分泌系统分泌的一个双功能效应蛋白CccR作为毒素和转录因子在细菌竞争和细胞通讯方面发挥功能。博士研究生王丹丹，青年教师朱玲芳以及福建师范大学青年教师甄向凯为本论文的共同第一作者，沈锡辉教授和福建师范大学欧阳松应教授为本论文的共同通讯作者。

细菌六型分泌系统（type VIsecretion system，T6SS）广泛分布于革兰氏阴性细菌中，被认为是一种接触依赖型细菌竞争武器。攻击者细菌（供体菌）通过其类似于针管样的穿刺装置，直接刺穿被攻击者（受体菌）的细胞，将不同类型的杀菌毒素蛋白（如：细胞壁降解酶、核酸酶、膜穿孔蛋白、磷脂酶和NADase等）注射到被攻击者细胞内发挥特异的活性，杀死被攻击细菌，从而使攻击者细菌获得生长竞争优势。

FIC蛋白（filamentation induced by cAMP）是一类包含有保守基序HXFX(D/E)GNGRXXR的蛋白，该类蛋白通过翻译后修饰（posttranslational modifications, PTM）调节从细菌到人类等不同生物中的各种重要分子过程。FIC蛋白的PTM活性最初在一些致病菌的T3SS或T4SS分泌系统分泌的效应蛋白中发现，以操纵宿主细胞过程。然而，尽管FIC蛋白自1982年发现以来就被称为cAMP诱导的丝状化蛋白，并且通常被注释为细胞分裂蛋白，但其诱导细胞丝状化的机制仍然是谜。

此前，本课题组发现假结核耶尔森氏菌T6SS分泌的效应蛋白Tce1作为一种新型的核酸酶类毒素，发挥接触非依赖型杀菌功能的新机制。本研究中，研究人员进一步在Tce1编码基因簇上发现一个cccR基因，其编码的CccR蛋白除包含有FIC结构域外，C端还包含有一个DNA结合（helix-turn-helix, HTH）结构域。研究发现，CccR除了介导接触依赖型竞争，还可像细菌素一样通过利用靶标细菌外膜转运蛋白FhuA进入胞内介导非接触依赖型竞争。随后的研究发现，CccR通过AMPylation化修饰FtsZ，抑制“Z”环的形成，并进一步破坏细胞分裂机器的形成，导致细菌细胞丝状化。此外，CccR作为一种含有HTH结构域的蛋白，不仅能在其产生细胞中起转录调节作用，而且在通过T6SS分泌进入其它细菌细胞后仍能发挥转录调节作用，从而揭示了一种独特的由分泌型转录因子介导的细胞通讯新方式。

该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和校双一流学科建设经费等项目的资助。

编辑：朱晗

终审：彭科峰