PNAS：发现节能的新型分子开关

　　

生物通报道：科学家们在鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella Typhimurium）中，首次发现了一种特殊的S-硫醇化分子开关，这种保护性开关可以帮助细菌适应感染过程中的环境改变，文章提前发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志的网站上。

在细胞经受压力时，S-硫醇化（S-thiolation）能够保护蛋白避免发生不可逆的化学改变。研究指出，新发现的S-硫醇化开关可以在调节蛋白活性的同时，为蛋白提供保护。这一发现增进了人们对沙门氏菌感染机制的理解。

鼠伤寒沙门氏菌会感染人类引发食物中毒，对于老年人和幼儿来说这种细菌非常危险。人们往往通过蛋白质组学方法，来分析细菌感染和致病的关键蛋白。这类方法大多需要对蛋白进行切割，来检测细胞中的全体蛋白。但研究人员希望对全长蛋白进行研究，因为全长蛋白能够反映更多的蛋白调控信息。

细胞通过多种途径调节蛋白的功能，最常见的是给蛋白添加分子进行修饰。以切割蛋白为基础的蛋白质组分析，可以鉴定蛋白是否存在，但并不能反映蛋白是否具有功能，也无法展现蛋白修饰的情况。

研究人员分别在营养丰富和营养匮乏环境下培养沙门氏菌，其中的营养匮乏环境是模拟细菌感染时所经受的环境压力。他们利用能分析全长蛋白的top-down蛋白组学方法，在沙门氏菌中鉴定了563个独特蛋白，这些蛋白共有1,665种不同的修饰形式。研究人员指出，top-down蛋白组学方法对于研究调控信息特别有用。

随后，研究团队针对S-thiolation修饰进行了分析。蛋白上的硫原子容易相互连接形成畸形蛋白，而这种修饰会覆盖并保护硫原子。S-thiolation修饰主要有两种形式，谷胱甘肽修饰和半胱氨酸修饰。

研究显示，沙门氏菌中共有25个谷胱甘肽修饰的蛋白，18个半胱氨酸修饰的蛋白。其中有9个蛋白比较特别，这些蛋白上的一个位点既可能发生谷胱甘肽修饰，也可能发生半胱氨酸修饰。研究人员发现，在营养充足时，沙门氏菌在上述位点采用谷胱甘肽修饰。而在营养匮乏的压力环境下，这些位点就会换上半胱氨酸修饰。

此外研究人员还发现，这种S-thiolation修饰的转换是沙门氏菌所独有的。他们在大肠杆菌、鼠疫耶尔森氏菌等其他细菌中，未能发现这样的开关。研究人员认为，沙门氏菌在压力条件下，将较小的半胱氨酸修饰作为一种节能的调控方式。

 

（生物通编辑 ：叶予）

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Top-down proteomics reveals a unique protein S-thiolation switch in Salmonella Typhimurium in response to infection-like conditions