CpoS-Inc之间的相互作用有助于宿主细胞在沙眼衣原体感染过程中的调节

《Infection and Immunity》：CpoS-Inc interactions facilitate host cell modulation during Chlamydia trachomatis infection

沙眼衣原体CpoS蛋白通过其两段 coils-coil结构域分别与宿主Rab GTPases及包膜蛋白（Incs）如IPAM、InaC和CT226相互作用，形成稳定的四聚体结构，类似真核SNARE蛋白，调控宿主细胞膜运输及融合，维持包膜膜结构稳定并逃避免疫抑制。

　　沙眼衣原体（*Chlamydia trachomatis*，简称*C.t*）是导致性传播感染和全球性感染性失明的主要病原体之一。这种细菌通过一种独特的机制在宿主细胞内生存和复制，其中最关键的是它能够在宿主细胞内形成一种特殊的结构——包含体（inclusion）。这个结构不仅为细菌提供了生长的环境，还被细菌通过一种特殊的效应蛋白——包含体膜蛋白（Inclusion Membrane Proteins，Incs）进行修饰，以改变宿主细胞的膜运输和功能。在这项研究中，我们进一步探讨了CpoS这一包含体膜蛋白的功能及其在细菌感染中的作用，发现它不仅与多种包含体膜蛋白发生相互作用，还能够与宿主细胞中的Rab GTPase结合，从而调节宿主细胞的膜运输路径并抑制细胞自主免疫反应。

### CpoS的功能与结构

CpoS是一种包含体膜蛋白，其功能在细菌的生命周期中显得尤为重要。CpoS不仅能够与宿主细胞中的Rab GTPase相互作用，还能够与多种包含体膜蛋白形成复合体。这些包含体膜蛋白通常包含螺旋结构（coiled-coil domain），而CpoS则通过其C端区域与这些蛋白发生相互作用。我们的研究显示，CpoS能够与多个包含体膜蛋白结合，包括IPAM、CT226和InaC。这种结合不仅促进了包含体膜蛋白之间的相互作用，还可能在包含体膜的形成和维持中发挥关键作用。

此外，CpoS还能够形成稳定的四聚体结构，这种结构类似于真核生物中的SNARE蛋白。SNARE蛋白在细胞膜融合过程中起着至关重要的作用，通过形成稳定的四螺旋结构驱动膜的融合。CpoS的这种四聚体结构可能为其在包含体膜上的功能提供了支持，包括招募特定的宿主蛋白和调节膜运输。我们通过多种生物物理方法，如尺寸排阻色谱（SEC）、质量光度法（mass photometry）和小角X射线散射（SAXS），对CpoS的结构进行了详细分析，确认了其在溶液中形成四聚体和八聚体的能力。这种结构可能在细菌与宿主细胞的相互作用中起到了桥梁作用，使得细菌能够更有效地操控宿主的膜运输系统。

### 包含体膜蛋白的相互作用

包含体膜蛋白不仅与宿主蛋白发生相互作用，它们之间也存在复杂的相互作用网络。例如，InaC、IPAM和CT226等包含体膜蛋白能够在细胞内形成多聚体结构，这些结构可能为细菌提供了一个更为复杂的组织体系。我们通过免疫共沉淀（IP）和超分辨率显微镜技术（STED）验证了CpoS与这些包含体膜蛋白的相互作用。结果显示，CpoS能够与IPAM、CT226和InaC形成显著的共定位，而这些蛋白的C端区域似乎是其与CpoS结合的关键部分。

值得注意的是，CpoS与InaC的相互作用对于InaC招募宿主细胞中的Arf GTPase至关重要。Arf GTPase是参与内质网到高尔基体运输的重要蛋白，而CpoS的缺失会导致Arf1和Arf4的招募受到显著影响，进而影响包含体膜的稳定性。然而，Rab GTPase的招募则与CpoS与其他包含体膜蛋白的相互作用无关，这表明CpoS在招募不同宿主蛋白时可能采用了不同的机制。

### CpoS的结构与功能

为了进一步了解CpoS的结构和功能，我们进行了详细的生物化学和生物物理分析。通过表达和纯化CpoS的不同结构域，我们发现CpoS的C端区域（CC2）对于其形成四聚体和与其他包含体膜蛋白的相互作用至关重要。而CC1区域则主要负责与Rab GTPase的结合。这种结构域的分化使得CpoS能够在不同的时间点和不同的细胞环境中发挥其功能，从而支持细菌的生长和复制。

我们还发现，CpoS的四聚体结构可能在促进包含体膜的融合和维持其完整性方面起到了重要作用。这种结构可能通过类似于SNARE蛋白的机制，驱动包含体膜与宿主细胞膜的融合，从而为细菌提供必要的营养物质和膜成分。这种机制不仅有助于细菌的生存，还可能在避免宿主免疫反应中发挥关键作用。

### 包含体膜蛋白的自聚合作用

除了与CpoS的相互作用外，其他包含体膜蛋白也表现出自聚合作用。例如，IncA、IPAM和InaC等蛋白能够在溶液中形成多聚体结构，这种结构可能为细菌提供了一个更为复杂的组织网络。通过SEC和MP分析，我们确认了这些蛋白的自聚合作用，并进一步发现它们的C端区域是形成这些结构的关键。这种自聚合作用可能在细菌与宿主细胞的相互作用中起到了重要的作用，使得细菌能够更有效地操控宿主细胞的膜运输和功能。

此外，我们的研究还表明，包含体膜蛋白的自聚合作用可能与它们的螺旋结构有关。这种结构不仅有助于形成稳定的多聚体，还可能在促进包含体膜的融合和维持其完整性方面起到了关键作用。通过比较CpoS与其他包含体膜蛋白的结构和功能，我们发现它们之间存在一定的相似性，尤其是在促进膜融合和调节宿主细胞功能方面。

### 结论与展望

综上所述，CpoS在沙眼衣原体感染中扮演了多重角色，不仅能够与宿主细胞中的Rab GTPase相互作用，还能够与多种包含体膜蛋白形成复杂的相互作用网络。这种网络可能通过促进包含体膜的融合和维持其完整性，帮助细菌在宿主细胞内生存和复制。我们的研究结果为理解沙眼衣原体如何操控宿主细胞的膜运输和免疫反应提供了新的视角，也为开发新的治疗策略和疫苗提供了理论依据。

未来的研究可以进一步探讨这些包含体膜蛋白之间的相互作用机制，以及它们如何共同调控宿主细胞的膜运输和免疫反应。此外，CpoS与其他包含体膜蛋白形成的复合体可能在细菌的生命周期中具有不同的功能，因此深入研究这些复合体的结构和功能将有助于揭示沙眼衣原体的感染机制。这些发现不仅对沙眼衣原体的研究具有重要意义，也为其他病原体如何利用类似的机制进行感染提供了参考。