一种类似泛素（ubiquitin-like）的蛋白质调控细菌VIIb型分泌系统的组装过程

《SCIENCE ADVANCES》：A ubiquitin-like protein controls assembly of a bacterial type VIIb secretion system

细菌分泌系统T7SSb的YukD蛋白通过稳定YukB-FHA结构促进YukC组装，其电镜结构揭示模块化核心通道，竞争实验证实其介导接触依赖性杀菌作用。

　　类型VII分泌系统（T7SS）在革兰氏阳性菌的致病性和细菌间竞争中扮演着至关重要的角色。尽管这些系统的重要性已被广泛认可，但关于T7SS的一个广泛分布的变种——T7SSb的结构基础仍知之甚少。T7SSb主要存在于厚壁菌门（Firmicutes）中的许多细菌中，包括一些重要的模式生物。本文通过冷冻电镜（cryo-EM）技术解析了枯草芽孢杆菌（*Bacillus subtilis*）中T7SSb核心复合物的结构，揭示了T7SSb如何通过一个类似泛素的蛋白质YukD来协调分泌机制的组装。这一发现为理解细菌如何利用这种结构调节蛋白来构建复杂的分泌机器提供了新的视角。

YukD在T7SSb中表现出广泛的结构和功能特性。它与中心通道组分YukB有密切的相互作用，并促进YukB与伪激酶YukC的结合，从而形成一个稳定的构建模块，用于通道的组装。通过时间延时显微镜和竞争实验，研究团队进一步证明YukD在T7SSb复合物形成和接触依赖性细菌杀伤中的必要性。这些结果表明，YukD不仅在结构上起到关键作用，还在功能上对细菌间的竞争策略至关重要。

研究还指出，YukD在T7SSb系统中的作用与类似系统中的泛素样蛋白有所不同。在T7SSa系统中，EccD通过其N端泛素结构域与EccC的DUF结构域相互作用，而T7SSb中的YukD则通过其泛素样结构域与YukB的多个区域建立广泛的非共价相互作用。这种结构上的差异可能反映了T7SSa和T7SSb在进化过程中对不同生物功能的适应性调整。此外，YukD还与YukB的ATP酶结构域中的一个β发夹结构（residues 918-931）相互作用，这可能与其在调节ATP酶活性中的作用有关。

研究团队还通过生物信息学分析，预测了不同革兰氏阳性菌中的T7SSb复合物结构，发现其核心YukB/C/D结构在多个物种中高度保守，这表明该结构在T7SSb功能中的普遍重要性。然而，辅助成分在不同物种中存在显著差异，这可能与它们适应不同生态环境有关。此外，研究揭示了YukD在T7SSb复合物中的双重作用：一方面，它通过与YukB的FHA结构域和DUF结构域的相互作用，稳定了YukB的构象；另一方面，它可能通过与YukC的相互作用，促进其在T7SSb中的整合。

这些发现不仅加深了我们对T7SSb系统结构和功能的理解，还提供了关于细菌如何利用泛素样蛋白作为结构调节因子的新线索。研究团队还指出，YukD在T7SSb系统中的作用可能涉及调控ATP酶活性，这可能是其在分泌过程中起关键作用的机制之一。此外，YukD的结构特性使其能够作为永久性结构组分，通过非共价相互作用稳定复杂的分泌机器，这与真核生物中泛素样蛋白通常通过可逆共价连接来发挥作用的模式不同。

在T7SSb的组装过程中，YukD的作用尤为关键。当YukD缺失时，YukB的FHA结构域变得不稳定，导致T7SSb复合物的形成受到严重影响。此外，YukD的缺失还导致了T7SSb介导的细菌竞争能力丧失，表明其在维持系统功能中的核心地位。这种现象在多个实验中得到了验证，包括SDS-PAGE分析和荧光显微镜观察，显示了YukD在维持T7SSb复合物结构和功能上的重要性。

研究团队还探讨了T7SSb在细菌竞争中的作用机制。他们通过时间延时显微镜观察到，当T7SSb复合物正确组装时，细菌能够有效地杀死竞争对手。然而，当YukD缺失时，这种接触依赖性的杀伤能力几乎完全丧失，说明YukD对于T7SSb介导的细菌竞争至关重要。这些结果不仅支持了YukD在T7SSb系统中的结构和功能角色，还为理解细菌如何通过这种分泌系统进行资源竞争提供了新的见解。

总的来说，这项研究揭示了YukD在T7SSb系统中的关键作用，不仅在结构上作为稳定因子，还在功能上作为协调分泌机器组装和激活的重要成分。通过解析其结构，研究团队为理解T7SSb系统的复杂性和多样性提供了新的视角，同时也为开发针对T7SSb介导的细菌竞争的干预策略提供了理论基础。这些发现对于微生物学、生物化学和结构生物学领域都具有重要意义，尤其是在探索细菌如何利用复杂的分子机制来增强其生存能力和致病性方面。