Cell子刊：关键代谢酶插手先天免疫

　　

生物通报道：堪萨斯州立大学领导的一项新研究发现，重要的代谢酶GAPDH也参与了先天免疫系统对病原菌的免疫应答。这一新发现有助于深入了解先天免疫系统的复杂机制，且有望帮助人们开辟控制和预防多种疾病的新途径。

堪萨斯州立大学的诊断医学和病理学副教授Philip Hardwidge是这项研究的主要研究者。他及其同事对一种细菌蛋白进行了研究，解析了该蛋白与先天免疫系统之间的关系。先天免疫系统的细胞以非特异性方式对感染产生快速的免疫应答。

研究人员从中发现，代谢酶GAPDH能够影响天免疫系统细胞的功能，帮助人体抵御大肠杆菌E. coli O157:H7等入侵者。文章发表在最近一期的Cell子刊Cell Host and Microbe杂志上，这一项目由美国国立卫生研究院过敏与感染性疾病研究所资助。

文章的第一作者高小飞（音译Xiaofei Gao）原是堪萨斯州立大学医学中心的一名博士生，现已被聘为Whitehead研究所的博士后。同样参加这项研究的还有堪萨斯州立大学的博后研究员Thanh Pham和Leigh Ann Feuerbacher等人。

感染小鼠的啮齿类柠檬酸杆菌Citrobacter rodentium与导致人类腹泻的大肠杆菌E. coli O157:H7类似，且这两种细菌都通过NleB蛋白来抑制宿主抵御细菌的先天免疫系统。

“NleB对于细菌的致病能力非常重要，” Hardwidge说。“E. coli和C. rodentium的研究显示，NleB蛋白的存在分别与E. coli和C. rodentium在人和小鼠中引发严重疾病的能力有关。但此前我们并不清楚NleB蛋白是如何做到这一点的。”

Hardwidge指出，C. rodentium和E. coli这类细菌进入机体时，病原菌通过针状的分泌装置将细菌蛋白注入肠道细胞。这些蛋白中的一些能够阻止先天免疫系统对细菌的攻击，NleB就是这样一种蛋白。

研究显示，NleB蛋白能与人体细胞中的GAPDH蛋白结合。NleB用一个特殊的糖分子对GAPDH蛋白进行修饰，阻止它参与免疫应答相关的复杂生化通路，而先天免疫系统正是通过这一通路对病原菌产生有效应答的。

“在此之前，我们并不知道GAPDH在这一通路中具有功能，” Hardwidge说。“GAPDH在代谢中的作用人尽皆知，而我们发现它也会参与细胞对细菌感染的免疫应答。显然，这一代谢酶也是先天免疫系统中的重要部分，我们对此非常感兴趣。”

研究人员总结道，E. coli和C. rodentium使用NleB蛋白靶标GAPDH，并由此抑制先天免疫系统。他们将会在后续研究中深入解析其中的详细机制。

Hardwidge指出，进一步了解先天免疫系统应对入侵者的生化应答以及细菌对该应答的抑制，将有助于推动其他的疾病研究和药物开发。例如，癌症、Crohn病和风湿性关节炎都与炎症反应过度有关，而GAPDH参与的免疫应答通路在某些情形下对炎症有调节作用。

“细胞是复杂而奇妙的，” Hardwidge说。“目前，我们虽然对触发防御性应答的重要通路有个大体了解，但当我们深入到其中的调控细节时，还需要不断学习和研究。现在就有一个新蛋白参与了进来。”

 

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

NleB, a Bacterial Effector with Glycosyltransferase Activity, Targets GADPH Function to Inhibit NF-B Activation

Modulation of NF-B-dependent responses is critical to the success of attaching/effacing (A/E) human pathogenic E. coli (EPEC and EHEC) and the natural mouse pathogen Citrobacter rodentium. NleB, a highly conserved type III secretion system effector of A/E pathogens, suppresses NF-B activation, but the underlying mechanisms are unknown. We identified the mammalian glycolysis enzyme glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) as an NleB-interacting protein. Further, we discovered that GAPDH interacts with the TNF receptor-associated factor 2 (TRAF2), a protein required for TNF-α-mediated NF-B activation, and regulates TRAF2 polyubiquitination. During infection, NleB functions as a translocated N-acetyl-D-glucosamine (O-GlcNAc) transferase that modifies GAPDH. NleB-mediated GAPDH O-GlcNAcylation disrupts the TRAF2-GAPDH interaction to suppress TRAF2 polyubiquitination and NF-B activation. Eliminating NleB O-GlcNAcylation activity attenuates C. rodentium colonization of mice. These data identify GAPDH as a TRAF2 signaling cofactor and reveal a virulence strategy employed by A/E pathogens to inhibit NF-B-dependent host innate immune responses.