深圳子科生物報道：泛素是真核細胞特有的關鍵信號分子。泛素在泛素激活酶E1、泛素結合酶E2和泛素連接酶E3的催化下，在底物蛋白上形成多聚泛素鏈，即蛋白質(zhì)泛素化過程。多聚泛素鏈能夠被細胞內(nèi)不同的泛素結合蛋白所識別，從而介導底物蛋白的降解或者啟動特定的細胞信號轉導。同時，去泛素化酶能夠水解切割多聚泛素鏈，將它們變成游離的單個泛素分子，從而逆轉蛋白質(zhì)泛素化或者相關細胞信號的轉導過程。泛素信號通路參與幾乎所有的真核細胞生理過程，包括免疫防御反應等，是真核細胞必需的、且廣泛發(fā)揮作用的信號通路。

來自浙江大學生命科學研究院朱永群教授實驗室與生科院微生物所周艷研究員課題組聯(lián)合在Molecular Cell雜志上發(fā)表題為“Threonine ADP-Ribosylation of Ubiquitin by a Bacterial Effector Family Blocks Host Ubiquitination”的研究論文，發(fā)現(xiàn)一類廣泛存在于病原菌中的三型效應蛋白家族特異地對宿主泛素進行蘇氨酸ADP-核糖基化修飾（threonine ADP-ribosylation）、并徹底阻斷宿主泛素信號通路的全新機制。聯(lián)合培養(yǎng)博士后閻芙潔、已畢業(yè)博士研究生黃春峰和博士后王小飛為共同第一作者。周艷研究員為本文的通訊作者，朱永群教授為本文的共同通訊作者。

在這項研究中，作者首先發(fā)現(xiàn)紫色色桿菌（Chromobacterium violaceum）在感染過程中破壞了宿主細胞內(nèi)由泛素-蛋白酶體系統(tǒng)介導的蛋白質(zhì)降解過程，并且抑制了宿主細胞內(nèi)的多聚泛素鏈的形成。進一步的研究，發(fā)現(xiàn)該菌在感染中完全修飾了宿主細胞內(nèi)的所有泛素分子以及各種連接形式的多聚泛素鏈，導致多聚泛素鏈不能被泛素結合蛋白的識別，失去了信號傳遞的功能，從而徹底阻斷了宿主細胞的泛素信號通路和蛋白質(zhì)泛素化過程。

經(jīng)過篩選實驗，作者發(fā)現(xiàn)該菌Cpi-1/-1a三型分泌系統(tǒng)分泌的效應蛋白CteC是直接作用于泛素的毒性效應蛋白，并且CteC在多種病原菌中存在同源蛋白，組成了一個三型效應蛋白家族。CteC具有ADP-核糖基轉移酶的酶學活性，能夠以NAD為輔基，對泛素進行單ADP-核糖基化修飾（Mono-ADP-ribosylation）。

研究人員通過解析CteC修飾后的泛素的晶體結構以及利用獨特的電子轉移碎裂質(zhì)譜技術，我們發(fā)現(xiàn)CteC催化的ADP-核糖基化修飾發(fā)在泛素的第66位蘇氨酸殘基上。ADP-核糖基化通常發(fā)生在蛋白質(zhì)的精氨酸和谷氨酰胺殘基上，對蘇氨酸進行ADP-核糖基化修飾是非常罕見的。被CteC修飾后的泛素分子不能從E1轉移到E2上，從而喪失了形成多聚泛素鏈的能力。CteC不僅修飾游離的泛素，而且修飾細胞內(nèi)所有連接形式的多聚泛素鏈。被CteC修飾后的多聚泛素鏈不能被泛素結合蛋白所識別，也不能被去泛素化酶切割，從而導致了整個宿主細胞的泛素信號通路和泛素化被徹底阻斷。CteC效應蛋白家族所有成員都具有ADP-核糖基轉移酶活性，都特異地修飾泛素的第66位蘇氨酸殘基，表明CteC家族效應蛋白對泛素進行的蘇氨酸ADP-核糖基化修飾是病原菌調(diào)節(jié)宿主泛素信號通路的一個全新的普適性機制。

這項研究揭示了宿主泛素的一種新型翻譯后修飾，發(fā)現(xiàn)了一種病原菌干擾宿主泛素信號通路的全新的、普適性的分子機制。該家族效應蛋白廣泛存在在伯克霍爾德桿菌屬和粘細菌屬的病原菌中。這項成果為人獸共患病原菌致病機制、真菌-細菌互作和農(nóng)業(yè)植物保護的研究提供了新方向。

原文標題：

Threonine ADP-Ribosylation of Ubiquitin by a Bacterial Effector Family Blocks Host Ubiquitination