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为探究金黄色葡萄球菌 Spls 的作用,研究人员对 SplA 和 SplB 进行研究,发现其新靶点及作用机制,意义重大。
在微生物的世界里,金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)是个不容小觑的角色。它作为一种革兰氏阳性机会致病菌,悄无声息地在约 30% 的人群中 “安营扎寨”。多数时候,它与人体相安无事,但一旦人体免疫力下降,它就会露出 “狰狞面目”,引发各种严重感染,从社区获得性感染到医院内感染,都有它的身影,甚至会导致威胁生命的状况。更棘手的是,它还能 “躲” 进细胞内,避开免疫系统的 “搜查” 和抗生素的 “攻击”,再加上耐药菌株不断出现,治疗它引发的感染变得愈发困难。
在金黄色葡萄球菌众多的 “武器” 中,有一组名为丝氨酸蛋白酶样蛋白(Spls)的物质。自 1996 年被发现以来,虽然知道它在许多菌株中广泛存在,且和其他毒力因子一起受到调控,但它在感染过程中的具体作用,尤其是作用的底物和机制,一直是个未解之谜。与此同时,泛素化作为细胞内重要的蛋白质修饰过程,参与了各种关键的细胞活动,包括免疫反应。在细菌感染时,泛素化更是在识别和清除病原体过程中发挥核心作用。那么,Spls 与泛素化之间是否存在某种联系呢?
带着这些疑问,德国格赖夫斯瓦尔德大学(University of Greifswald)等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《AMB Express》上,为我们揭示了金黄色葡萄球菌感染机制的新奥秘。
研究人员为了探究 Spls 的作用机制,采用了多种关键技术方法。在蛋白质研究方面,运用重组蛋白表达技术,在大肠杆菌中表达了 SplA、SplB 以及相关的泛素(样)特异性蛋白酶。利用质谱(MS)技术来鉴定蛋白质的切割位点,还通过定点突变(SDM)对关键残基进行改造,进一步验证切割位点。这些技术相互配合,为研究提供了有力支持。
下面来看看具体的研究结果:
- SENP1 的切割:研究人员在优化 SUMO 切割实验时发现,SENP1 在与 SplB 孵育过程中会减少。经分析,SplA 和 SplB 主要在 SENP1 构建体的 N 端烟草蚀纹病毒(TEV)蛋白酶切割基序处进行切割。通过 MS 和 SDM 确定了具体的切割位点,这一发现虽然起初有误判,但却开启了对其他类似靶点的探索12。
- 靶点筛选:基于 SENP1 被 SplB 切割的现象,研究人员对 13 种与 SENP1 相关的去泛素化酶(DUBs)和泛素样修饰酶(ULPs)进行筛选。结果发现,大多数但并非全部的蛋白会被 SplA 和 SplB 切割,而无活性的 Spl 突变体则无法切割这些底物,这表明 Spls 对某些底物具有特异性3。
- 切割位点鉴定:为确定新发现靶点的切割位点,研究人员运用 MS 分析和 HUNTER 方法。以 RickULP 为例,确定了 SplA 在其上的两个主要切割位点 Y84 和 Y162,通过 SDM 将这些位点的氨基酸替换为丙氨酸后,验证了这些位点的准确性45。
研究结论和讨论部分表明,此次研究有诸多重要意义。研究人员首次发现了金黄色葡萄球菌 SplA 和 SplB 的多个新靶点,均为泛素(样)特异性蛋白酶,这揭示了 Spls 对这类蛋白的特异性。这些靶点涉及人体免疫信号通路,如 USP7、USP48、OTUD7B 等,它们的切割可能会干扰免疫信号,影响人体对金黄色葡萄球菌感染的免疫反应。此前,革兰氏阳性菌中尚未发现能特异性切割宿主泛素因子的蛋白酶,Spls 的发现填补了这一空白,为研究金黄色葡萄球菌的免疫逃避机制提供了新方向。不过,目前的研究仅在体外进行,后续还需进一步探究这些切割作用在体内的相关性,这将为深入理解金黄色葡萄球菌感染机制和开发新的治疗策略奠定基础。