難梭菌毒素B入侵人體新“大門”

溫才妃　張弛

西湖大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院陶亮團(tuán)隊(duì)與施一公團(tuán)隊(duì)合作，首次揭示了超毒力分支艱難梭菌毒素B的腸道上皮受體——TFPI蛋白。這意味著，他們發(fā)現(xiàn)了艱難梭菌毒素B入侵人體的新“大門”。

艱難梭菌是一種厭氧的革蘭氏陽性細(xì)菌，毒素B（TcdB）是艱難梭菌致病的關(guān)鍵“武器”。此前，陶亮團(tuán)隊(duì)已破解了部分TcdB是如何通過FZD蛋白這扇“大門”進(jìn)入腸道上皮細(xì)胞的。利用CRISPR/Cas9的基因敲除文庫篩選技術(shù)，團(tuán)隊(duì)鎖定了一個名為組織因子途徑抑制因子（TFPI）的蛋白，認(rèn)為其很可能是兩種毒素B變體——TcdB2和TcdB4進(jìn)入細(xì)胞的“另一扇門”。

為了驗(yàn)證這一猜想，研究團(tuán)隊(duì)首先構(gòu)建了TFPIβ敲除的小鼠，隨后對小鼠進(jìn)行腹腔注射TcdB4毒素挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有超過60%的純合型小鼠存活了下來?！斑@證明TFPI是TcdB4的關(guān)鍵受體，并且顯示了腎臟是全身系統(tǒng)感染下的主要受損器官?！碧樟琳f。

陶亮團(tuán)隊(duì)與施一公團(tuán)隊(duì)的研究員李顏顏等開展合作，利用冷凍電鏡單顆粒三維重構(gòu)技術(shù)，解析了分辨率為3.1埃的毒素—受體復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)。團(tuán)隊(duì)對艱難梭菌毒素B進(jìn)入細(xì)胞的路徑進(jìn)行了歸類：第一類以TcdB1/3/5為代表，從FZD“大門”進(jìn)入;第二類主要包含超毒力分支的TcdB2和TcdB4，選擇通過TFPI“大門”進(jìn)入。

研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一種“TFPI誘餌”，即含有TFPI部分關(guān)鍵區(qū)域的可溶性蛋白來迷惑并誘捕毒素分子。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論是在細(xì)胞水平還是小鼠模型中，這類“TFPI誘餌”都可以有效阻止超毒力分支艱難梭菌毒素B的破壞，起到了顯著的保護(hù)作用。這不僅進(jìn)一步證實(shí)TFPI是TcdB在腸道上皮中的受體，也預(yù)示了可溶性TFPI作為中和蛋白在防治超毒力艱難梭菌感染中的潛在應(yīng)用價值。

這項(xiàng)研究對于揭示和理解艱難梭菌感染的致病機(jī)制，以及梭菌大毒素的進(jìn)化和工作方式具有重要科學(xué)意義，并且為超毒力分支菌株引起的艱難梭菌感染預(yù)防和治療新方法的開發(fā)提供了重要理論依據(jù)。