浙江大学最新PNAS文章

　　

浙江大学生命科学研究院等处的研究人员发表了题为“Structural insights into the roles of the IcmS–IcmW complex in the type IVb secretion system of Legionella pneumophila”的研究论文，发现并揭示了嗜肺军团菌四型b亚型(IVb型)分泌系统的接头蛋白复合物IcmS-IcmW调节毒性效应因子分泌的双功能作用及分子机制。

这一研究成果公布在12月4日 PNAS杂志上，文章的通讯作者为浙江大学生命科学研究院朱永群教授，以及周艳博士，第一作者为许建坡博士和徐丹丹。

IVb型分泌系统广泛存在于人类病原菌嗜肺军团菌、伯氏考克斯菌等中，在感染宿主细胞时分泌大量的毒性效应因子，例如嗜肺军团菌分泌大约300个效应因子到宿主细胞中，以调节宿主信号通路，促进肺军团菌的侵染和生存。IcmS和IcmW是嗜肺军团菌中两个酸性蛋白，它们在含有IVb型分泌系统的病原菌中高度保守。它们常被称为接头蛋白，能与三型分泌系统的效应因子分子伴侣一样，结合毒性效应因子，调节效应因子的分泌。IcmS和IcmW还能和IVb型分泌系统的耦联复合物中的DotL蛋白相互作用。

然而，自从被发现至今十多年以来，IcmS和IcmW是如何识别效应因子底物的以及它们与DotL的相互作用到底发挥什么样的功能完全不清楚。

在这篇文章中，研究人员综合运用生化、微生物学、结构生物学、化学生物学等技术手段，发现IcmS和IcmW在细菌的细胞质中形成1:1的异源二聚体复合物，利用疏水表面去结合IcmS-IcmW依赖型的效应因子底物，使效应因子处于非折叠构象，以促进效应因子的分泌。

结构研究显示，IcmS和IcmW具有全新的结构折叠模式，与已知结构的蛋白以及所有分子伴侣都没有任何结构相似性。IcmS具有一个球形的αβ结构，而IcmW是个松散性的全α-螺旋结构。IcmS结合到IcmW末端伸出的两个α-螺旋上，以维持IcmW的结构稳定性。

有意思的是，IcmS-IcmW二聚体利用结合效应因子的同一疏水表面去结合DotL，将DotL无规则的C端区域维持在一个“L”形构象，对DotL进行保护，防止被蛋白水解酶ClpP降解。不仅如此，IcmS-IcmW还募集另外一个蛋白LvgA到细菌的内膜上，与DotL形成高度稳定的复合物，从而组装一个全新的耦联复合物装置。该装置不能结合IcmS-IcmW依赖型的效应因子底物，但能识别和转运其它IcmS-IcmW非依赖型效应因子底物，说明接头蛋白IcmS-IcmW复合物在IVb型分泌系统发挥了双功能的角色：一方面，如分子伴侣一样，在细胞质中结合效应因子底物，维持底物的非折叠构象，促进效应因子的分泌；另一方面，在细胞内膜上作为固定组成成份募集结构蛋白，组装全新的耦联复合物装置，转运其他效应因子。

这项研究首次揭示接头蛋白在分泌系统中的双功能作用特点，对深入认识病原菌IVb型分泌系统的作用机理具有重要意义。

原文标题：

Structural insights into the roles of the IcmS–IcmW complex in the type IVb secretion system of Legionella pneumophila