致病细菌效应蛋白家族通过修饰泛素/NEDD8阻断宿主泛素化通路
致病细菌通常将毒性效应蛋白分泌到宿主细胞中，从而改变宿主细胞功能。本论文重点探讨一个具有序列和功能相似性的细菌效应蛋白家族的功能。这个家族的成员中有来自于Burkholderia的效应蛋白CHBP，和来自于肠致病性大肠杆菌(EPEC)的效应蛋白Cif。通过深入的研究发现，CHBP/Cif家族成员具有木瓜蛋白酶样的核心三维结构和由Cys-His-Gln残基组成的催化三联体。从生化功能上说，CHBP/Cif家族蛋白是谷氨酰胺脱氨酶。其中，CHBP可以高效并且广谱地抑制真核细胞泛素化系统。不论在体外反应体系中，还是在Burkholderia感染以后，CHBP都可以特异并且高效的水解泛素和类泛素蛋白NEDD8的Gln-40残基的侧链酰胺键，将其转化为Glu残基。而在体外体系中或EPEC感染以后，Cif则会选择性的脱氨NEDD8。
脱氨以后的泛素不再能够用于泛素链的合成。相比之下，NEDD8的脱氨不会影响其对Cullin家族蛋白的修饰。但是，当被修饰到Cullin上以后，脱氨的NEDD8会抑制相应的Cullin-RING家族泛素E3连接酶(CRL)活性。因此，CHBP可以通过泛素/NEDD8的脱氨引起广泛的泛素化底物积累和相应细胞功能的紊乱。而Cif则通过对NEDD8特异性的脱氨，造成一系列的Cullin泛素连接酶的底物由于不能被泛素化降解而在细胞内积累。
EPEC感染时Cif可以引起一种被称为“细胞病理效应”的现象。细胞病理效应表现为真核细胞周期的阻断和大量微丝应力蛋白的产生。Cif造成的大量应力纤维组装很可能是胞内RhoA蛋白非正常积累的结果；而重要的细胞周期调控蛋白由于CRL介导的泛素化被抑制而积累，造成了细胞周期的阻滞。在宿主细胞内易位表达脱氨型的NEDD8可以一定程度上模拟Cif引起的细胞病理效应。而如果Cif的用于结合NEDD8的氨基酸残基被突变，不仅会抑制或削弱其在体外的脱氨酶活性，而且可以让突变的Cif丧失引起细胞病理效应的能力。
本论文的工作第一次阐述了致病细菌的毒性因子可以通过直接修饰泛素/NEDD8来阻断宿主的泛素化通路。同时，Gln-40脱氨导致泛素/NEDD8丧失功能的现象从未在真核调控领域被报道过。脱氨的泛素/NEDD8可以作为工具去研究泛素从E2向底物转移或者泛素链生成的反应机理，以及NEDD8修饰激活Cullin家族E3的机制；也可以用于研究泛素化,特别是CRL介导的泛素化，在特定生物学过程中的功能。
致病细菌;毒性因子;泛素/NEDD8修饰;宿主泛素化;谷氨酰胺脱氨酶
清华大学医学部;北京协和医学院;中国医学科学院
博士
生物化学和分子生物学
邵峰
2010
中文
R378;R372
100
2012-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）