综述：细菌武器的翻译后修饰：效应蛋白如何劫持宿主细胞死亡和异体自噬

《Cell Communication and Signaling》：Post-translational weapons of microbial warfare: how bacterial effectors hijack host cell death and xenophagy

本综述系统解析了病原细菌通过分泌效应蛋白催化非经典翻译后修饰（PTMs），精准调控宿主细胞死亡（如凋亡、焦亡、坏死性凋亡）和异体自噬（xenophagy）的分子机制。文章详细阐述了效应蛋白通过精氨酸糖基化、ADP-核糖化、磷酸化、泛素化及蛋白水解等PTM手段，靶向宿主关键信号通路（如MAPK、炎症小体、V-ATPase-ATG16L1轴），为开发靶向细菌毒力的抗感染策略提供了新视角。

　　

在宿主与病原菌的进化军备竞赛中，哺乳动物细胞演化出细胞自主性防御机制——调控性细胞死亡（RCD）和异体自噬（xenophagy），以清除细胞内细菌复制巢穴。而病原菌则通过III型（T3SS）、IV型（T4SS）等分泌系统向宿主细胞注入效应蛋白，这些蛋白常模拟真核生物功能域，催化多种翻译后修饰（PTMs），直接或间接瓦解宿主防御。

细菌通过PTMs调控宿主细胞死亡

病原菌通过效应蛋白对宿主细胞死亡信号通路的核心组分进行精准修饰，从而抑制或延缓细胞死亡，为自身复制争取时间。

细菌通过精氨酸糖基化逃避死亡受体介导的细胞死亡

肠致病性大肠杆菌（EPEC）等病原菌分泌的NleB家族效应蛋白（如NleB1、SseK1/2/3）是一类独特的糖基转移酶。它们不常规地靶向丝/苏/酪氨酸或天冬酰胺，而是特异性催化宿主死亡结构域（DD）蛋白（如TRADD、RIPK1）中保守精氨酸残基的GlcNAc化。这种修饰破坏了DD间的同型或异型相互作用，阻止了死亡诱导信号复合体（DISC）的组装，从而有效抑制了由TNF、FAS配体和TRAIL诱导的凋亡信号。

病原菌通过精氨酸ADP-核糖化/ADPR-脱酰化破坏 caspase依赖性细胞死亡

志贺氏菌（S. flexneri）的OspC3和紫色色杆菌（C. violaceum）的CopC效应蛋白催化一种名为ADP-核糖化（或称ADPR-脱酰化）的非经典PTM。该过程以无钙钙调蛋白（apo-CaM）为辅因子，将NAD⁺的ADP-核糖基转移到caspase的关键精氨酸残基上，并随后发生脱氨反应。OspC3特异性抑制炎症caspase-4/11，阻断GSDMD介导的焦亡；而CopC则能广泛抑制caspase-3/7/8/9，同时破坏凋亡、坏死性凋亡和焦亡。

病原菌通过泛素化逃避焦亡信号

志贺氏菌的IpaH效应蛋白家族是一类新颖的E3泛素连接酶（NEL型）。IpaH9.8通过其LRR结构域识别鸟苷酸结合蛋白（GBP1）的GTPase结构域，并由NEL结构域催化K48连接的多聚泛素化，导致GBP1被蛋白酶体降解，从而阻止了GBP1介导的LPS释放及其引发的caspase-4激活。另一成员IpaH7.8则能同时靶向GSDMD和GSDMB的N端结构域（NTD），介导其K48连接的泛素化降解，有效中和了焦亡执行蛋白的孔道形成能力和直接杀菌活性。

病原菌通过磷酸化/去磷酸化调控宿主细胞死亡

嗜肺军团菌（L. pneumophila）的效应蛋白LegK3是一种真核样Ser/Thr激酶，可直接磷酸化caspase-3/7/9，虽不直接影响其酶切活性，但降低了它们被上游起始caspase或调控蛋白识别的效率，从而抑制细胞死亡。相反，结核分枝杆菌（M. tuberculosis）的效应蛋白PtpB是一种磷脂磷酸酶，它依赖单泛素（Ub）作为辅因子，特异性去磷酸化质膜上的PI4P和PI(4,5)P₂，从而阻止了GSDMD-NTD在膜上的易位和孔道聚合，抑制了焦亡。

病原菌通过RHIM蛋白的水解作用阻断坏死性凋亡

EPEC的效应蛋白EspL及其在志贺氏菌中的同源物OspD3，虽无典型半胱氨酸蛋白酶同源性，但含有功能的Cys-His-Asp催化三联体，能够特异性切割RIPK1、RIPK3等含有RHIM模体的蛋白，破坏了坏死小体（necrosome）的组装，从而抑制了TNF诱导的坏死性凋亡。

细菌通过MAPK通路的PTM间接调控宿主细胞死亡

MAPK信号级联是调控基因转录和细胞死亡的关键通路。沙门氏菌效应蛋白AvrA通过乙酰化MKK4，阻止其磷酸化激活，从而抑制促凋亡基因表达。EPEC的NleD是一种锌依赖性金属蛋白酶，可特异性切割JNK和p38的TXY激活环，使其永久失活。沙门氏菌的SpvC则作为磷酸苏氨酸裂合酶，不可逆地去磷酸化ERK等MAPK，阻断下游信号。

新兴的细菌PTMs在调控宿主异体自噬中的作用

异体自噬是宿主清除胞内菌的另一利器，而细菌同样演化出多种PTM策略来破坏这一过程。

沙门氏菌通过ARF1依赖的V-ATP酶ADP-核糖化阻断异体自噬起始

当细菌囊泡（BCV）膜受损时，宿主V-ATP酶复合物感知损伤并招募ATG16L1，进而启动LC3的脂化（CASM/VAIL通路）。沙门氏菌T3SS效应蛋白SopF在GTP结合的ARF1辅助下，特异性ADP-核糖化V-ATP酶亚基ATP6V0C的关键谷氨酰胺残基，破坏了ATG16L1与V-ATP酶的相互作用，从而抑制了LC3招募和异体自噬的启动。

志贺氏菌在细胞间传播过程中通过酰化和GTPase失活逃避自噬

志贺氏菌效应蛋白IcsB作为一种18碳脂肪酰基转移酶，催化膜运输蛋白（如ESCRT组分CHMP5）的N^ε-脂肪酰化，帮助细菌逃避LC3的包裹。其与另一个具有GAP活性的效应蛋白VirA协同作用，后者通过灭活Rab1来破坏自噬体形成，共同促进细菌的细胞间传播。

病原菌通过保守的omptin蛋白酶活性逃避补体依赖性异体自噬

宿主补体蛋白C3片段在胞内可作为异体自噬的起始信号，直接招募ATG16L1。志贺氏菌和沙门氏菌的外膜蛋白酶IcsP和PgtE（omptin家族）能够切割细菌表面的C3片段，阻止其招募ATG16L1，从而中断自噬级联。

军团菌通过重编程泛素信号和水解酶颠覆自噬

军团菌采用多管齐下的策略：其一，分泌多种去泛素化酶（DUBs，如LotA/B/C/D, RavD），移除LCV上的多种泛素链信号，避免被自噬接头蛋白（如p62）识别。其二，其SidE家族效应蛋白（SdeA/B/C）催化一种独特的磷酸核糖基（PR）泛素化，该修饰不被自噬接头识别，从而“伪装”LCV。其三，效应蛋白RavZ作为一种半胱氨酸蛋白酶，能够不可逆地水解脂化的LC3-PE，直接破坏自噬体形成。而Lpg1137则通过其丝氨酸蛋白酶活性切割STX17，破坏其与ATG14L的相互作用，抑制自噬体成核。

结论与展望

细菌效应蛋白介导的PTMs是宿主-病原体相互作用的核心。它们不仅功能冗余（如志贺氏菌用多个效应器抑制同一焦亡通路），且一器多用（如沙门氏菌SseK3可同时修饰死亡受体和Rab GTP酶）。对这些精密分子机制的解析，不仅揭示了宿主防御的新层面，也为开发针对细菌毒力因子而非细菌本身的新型抗感染疗法（如小分子抑制剂、基于效应物的精准医疗应用）提供了富有前景的靶点。未来研究需进一步探索细菌PTMs在铁死亡（ferroptosis）、线粒体自噬（mitophagy）等其他细胞死亡和选择性自噬通路中的作用。