2月19日，山東大學微生物技術(shù)國家重點實驗室高翔教授團隊與耶魯大學醫(yī)學院Jorge Galán教授團隊合作，在《自然 · 微生物學》（Nature Microbiology，五年IF=16.29）上發(fā)表了題為“The Salmonella Effector Protein SopD targets Rab8 to positively and negatively modulate the inflammatory response”的研究論文。高翔教授與Jorge Galán教授為該研究的共同通訊作者，Jorge Galán組博士后連歡與高翔組博士后姜昆、博士研究生童明為共同第一作者。山東大學微生物技術(shù)國家重點實驗室為第一作者單位和通訊作者單位。
沙門氏菌作為常見的食源性致病菌，往往通過污染食物或水源侵染宿主，人感染后一般表現(xiàn)為傷寒或腸胃炎等疾癥。為了在宿主體內(nèi)生存、繁殖和擴散，沙門氏菌會通過其三型分泌系統(tǒng)向宿主細胞分泌效應蛋白。 SopD家族是沙門氏菌中特有的一類非常保守的效應蛋白。已有研究表明，該家族對于沙門氏菌的入侵、定殖及后期系統(tǒng)感染有著重要作用，但具體的分子機制未知。為了解決這一問題，該研究通過結(jié)合微生物遺傳學、生物化學、結(jié)構(gòu)生物學、細胞生物學等多種手段，闡釋了SopD的功能及其作用機制。
首先，該研究基于GTPase酶活檢測實驗對SopD的潛在作用靶點進行了篩選，結(jié)果表明SopD是一個特異性作用于Rab8小G蛋白的GAP（GTPase activating protein，GTPase激活蛋白）。通過解析SopD及其在宿主細胞中的作用靶點Rab8蛋白的復合物晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)兩者的相互作用界面與經(jīng)典的GAP-Rab差異較大，且該互作界面與GDI-Rab互作界面在空間上有所沖突，由此推測SopD除GAP活性外還具有類似GDF（GDI置換因子）的另一功能，該假設(shè)通過體外水平的競爭性CO-IP實驗和體內(nèi)水平的細胞侵染實驗均得到了驗證。
該研究首次從分子水平上揭示了沙門氏菌效應蛋白SopD的作用機制，并意外地發(fā)現(xiàn)SopD是少有的同時兼具“陰-陽”雙向功能的效應蛋白。一方面SopD通過其GAP活性抑制Rab8介導的抗炎通路，增強炎癥反應，促進沙門氏菌的入侵和增殖。另一方面SopD還可通過其類GDF功能，將Rab8從與GDI的緊密結(jié)合中釋放，促進Rab8蛋白的再激活；通過增強Rab8的介導的抗炎反應，輔助宿主細胞恢復穩(wěn)態(tài)，利于沙門氏菌在宿主細胞的長期定殖。上述研究結(jié)果不僅豐富了關(guān)于沙門氏菌致病機制的認識，更展示了沙門氏菌效應蛋白在進化過程中的一個杰出產(chǎn)物，為后續(xù)針對SopD蛋白研究以及以SopD為靶點的抗菌藥物的開發(fā)打下了理論基礎(chǔ)。
該研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學基金委面上項目、山東省自然科學基金重大基礎(chǔ)計劃項目、泰山青年學者計劃項目與山東大學青年交叉科學創(chuàng)新群體等基金的資助。山東大學生命環(huán)境研究公共技術(shù)平臺和上海同步輻射光源為本工作提供了重要支持。高翔教授團隊主要以腸道擬桿菌和沙門氏菌為模式菌開展腸道菌-腸道病原菌-宿主三者之間相互作用的分子機制研究。
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高翔教授課題組網(wǎng)頁：https://gaolab.qd.sdu.edu.cn/
