比較分泌蛋白組學(xué)揭示布魯菌誘導(dǎo)細(xì)胞毒性的3個(gè)效應(yīng)分子

布魯菌是一種革蘭氏陰性兼性胞內(nèi)菌，能夠感染上皮細(xì)胞、胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等多種細(xì)胞，引起世界性的人畜共患布魯菌病。布魯菌無(wú)經(jīng)典的毒力因子，其毒力主要表現(xiàn)為其在宿主細(xì)胞中的生存和復(fù)制能力。布魯菌脂多糖(LPS)的O 抗原缺失后，其表型由光滑型轉(zhuǎn)變?yōu)榇植谛停瑢?duì)宿主細(xì)胞的致病性減弱，并誘導(dǎo)感染的巨噬細(xì)胞死亡。

研究表明布魯菌粗糙型突變株ΔrfbE 誘導(dǎo)的感染巨噬細(xì)胞死亡與其T4SS 相關(guān)。T4SS 是由virB 操縱子編碼12 個(gè)蛋白組成的蛋白復(fù)合體，介導(dǎo)細(xì)菌效應(yīng)分子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，其功能包括DNA 結(jié)合、DNA 攝取和釋放以及轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)菌蛋白至細(xì)胞內(nèi)修飾信號(hào)通路等，是布魯菌胞內(nèi)存活和建立慢性感染所必需的。近期發(fā)表于 《 Journal of Proteomics》的報(bào)道，首次采用比較蛋白組學(xué)方法對(duì)布魯菌的rfbE 缺失粗糙型菌株 ΔrfbE 以及 rfbE 和 T4SS 雙缺失粗糙型菌株ΔrfbEΔVirb123 的分泌蛋白進(jìn)行了研究，通信作者為中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院上海獸醫(yī)研究所于圣青研究員。該研究首先構(gòu)建了布魯菌粗糙型缺失株ΔrfbE，以及布魯菌粗糙型 rfbE 和 T4SS 的雙缺失株 ΔrfbE ΔVirb123，在無(wú)血清培養(yǎng)基中誘導(dǎo)表達(dá)并收集ΔrfbE和 ΔrfbEΔVirb123 菌株的分泌蛋白，采用液相色譜 /串 聯(lián)質(zhì)譜法(LC-MS/MS)對(duì) ΔrfbE 和 ΔrfbEΔVirb123的分泌蛋白進(jìn)行蛋白組學(xué)分析，共鑒定出37 種差異分泌蛋白，分別參與細(xì)胞過(guò)程和代謝過(guò)程，分布在細(xì)胞和膜中，具有催化活性和結(jié)合作用的分子功能，并且與核糖體、Nod 樣受體信號(hào)通路、雙組分系統(tǒng)和細(xì)菌分泌有關(guān)。該研究發(fā)現(xiàn)其中的5 個(gè)差異蛋白，即 T4SS VirB10 (BAB2_0059)、OmpW 家族蛋白(BAB1_1579)、細(xì)菌胞外可溶性結(jié)合蛋白BAB1_0970、未鑒定蛋白 BAB1_1185 和 BAB1_1576在 rfbE 和 T4SS 雙缺失株 ΔrfbEΔVirb123 的分泌蛋白中檢測(cè)不到，推測(cè)這些蛋白可能與細(xì)胞死亡相關(guān)。隨后用ΔrfbE 株構(gòu)建了與上述各個(gè)蛋白的雙缺失株，檢測(cè)其對(duì)感染巨噬細(xì)胞的毒性，結(jié)果表明上述5 個(gè)蛋白的單個(gè)缺失并不能回復(fù)ΔrfbE 誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡。研究還表明其誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡與T4SS 結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。進(jìn)一步構(gòu)建光滑型菌株S2308 過(guò)表達(dá)5 個(gè)差異蛋白以及其它分泌蛋白的菌株，感染巨噬細(xì)胞后檢測(cè)LDH 釋放和顯微鏡觀察細(xì)胞形態(tài)，顯示T4SS 效應(yīng)分子 VceC 以及差異蛋白 OmpW 家族蛋白(BAB1_1579)和功能未知蛋白BAB1_1185 與布魯菌感染誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性相關(guān)。

該研究首次揭示了布魯菌誘導(dǎo)細(xì)胞毒性的3 個(gè)效應(yīng)分子，為粗糙型布魯菌誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞死亡以及布魯菌致病機(jī)制和新型疫苗研究提供了新的參考依據(jù)。