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贝氏柯克斯体（Coxiella burnetii）引发 Q 热，其在胞内生存机制不明。研究人员探究其对宿主溶酶体蛋白酶的调控，发现它借助 Dot/Icm T4SS 效应蛋白 CvpB 移除组织蛋白酶 B（cathepsin B），还诱导溶酶体蛋白分泌。该研究揭示了其致病机制，意义重大。
在神秘的细胞微观世界里，病原体与宿主细胞的 “战争” 时刻都在上演。贝氏柯克斯体（
Coxiella burnetii）作为引发全球人畜共患疾病 Q 热的 “幕后黑手”，一直让科学家们十分着迷。它能在细胞内建立起独特的复制 “小窝”—— 含柯克斯体空泡（CCV，Coxiella - containing vacuole），可这个 “小窝” 明明有着类似溶酶体的酸性和降解特性，贝氏柯克斯体究竟是如何在其中安然无恙地生存、繁殖的呢？这成了困扰学界的一大谜题。此前的研究虽然发现贝氏柯克斯体在这个特殊的 “小窝” 里搞了不少 “小动作”，但对于其中溶酶体蛋白酶的具体情况却知之甚少。为了揭开这个谜团，来自澳大利亚墨尔本大学、莫纳什大学等研究机构的研究人员开启了一场探索之旅。
他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为我们深入了解贝氏柯克斯体的致病机制提供了关键线索。在这场研究中，研究人员主要运用了质谱分析（包括 label - free mass spectrometry 和 data - independent acquisition mass spectrometry 等）、免疫荧光显微镜（immunofluorescence microscopy）、实时定量 PCR（RT - qPCR）等技术。通过这些技术，他们对贝氏柯克斯体感染的细胞展开了全面研究。
研究结果
- 溶酶体蛋白酶组织蛋白酶 B 被主动移除：研究人员通过 label - free mass spectrometry 对未感染和感染贝氏柯克斯体的 THP - 1 细胞进行分析，发现感染后细胞中组织蛋白酶 B 的丰度显著下降，而其他一些组织蛋白酶的丰度有所增加或不变。免疫印迹实验也证实，感染 2 天后组织蛋白酶 B 就检测不到了。进一步研究发现，这种变化不是因为转录减少，而是成熟的组织蛋白酶 B 在合成后被丢失。利用活性探针 BMV109 检测发现，感染期间组织蛋白酶 B 的活性丧失。免疫荧光显微镜观察显示，在单细胞水平上，组织蛋白酶 B 从感染的野生型细胞中被移除，而相邻的未感染细胞中则没有。研究还发现，组织蛋白酶 B 的移除依赖于贝氏柯克斯体的 Dot/Icm IV - B 型分泌系统（T4SS）效应蛋白 CvpB。用携带 icmL 或 icmS 基因突变的菌株感染细胞，结果表明 T4SS 活性是组织蛋白酶 B 移除所必需的。
- 组织蛋白酶 B 过表达影响贝氏柯克斯体复制和 CCV 生物发生：研究人员构建了过表达绿色荧光蛋白（GFP）标记的野生型组织蛋白酶 B（CTSB - GFP）和催化失活突变体（CTSBCIOSA - GFP）的 HeLa 细胞系。实验发现，CTSB - GFP 细胞中组织蛋白酶 B 的活性增加，而 CTSBCIOSA - GFP 细胞中则没有。感染贝氏柯克斯体后，CTSB - GFP 细胞中细菌的复制在感染第 3 天和第 5 天明显低于只表达 GFP 的细胞，且 CCV 的形态也更小。这表明组织蛋白酶 B 的过表达对贝氏柯克斯体的复制和 CCV 的生物发生不利，进一步说明主动移除组织蛋白酶 B 是贝氏柯克斯体在细胞内成功生存的重要策略。
- 缺乏 CvpB 的贝氏柯克斯体感染时组织蛋白酶 B 会保留：研究人员用一系列 T4SS 效应蛋白编码基因突变的贝氏柯克斯体菌株感染 HeLa 细胞，发现缺乏效应蛋白 CvpB 的菌株感染时，组织蛋白酶 B 会部分保留。补充 CvpB 后，组织蛋白酶 B 又会丢失。对感染 cvpB::Tn 菌株的细胞进行分析发现，细胞中可观察到组织蛋白酶 B 的斑点，且其信号强度与未感染细胞相比没有显著降低。蛋白质组学分析也证实，感染 cvpB::Tn 菌株时组织蛋白酶 B 的丰度比野生型感染时增加。此外，研究还发现 CvpB 对其他组织蛋白酶的活性没有明显影响，且抑制组织蛋白酶 B 的活性对贝氏柯克斯体的复制也没有影响。
- 贝氏柯克斯体感染促进溶酶体蛋白分泌：免疫印迹实验发现，感染贝氏柯克斯体的细胞培养上清中，组织蛋白酶 B 和 D 的前体形式丰度增加。通过 label - free proteomics 对感染细胞的条件培养基进行分析，发现感染导致多种溶酶体蛋白分泌增加，这些蛋白包括组织蛋白酶 D（CTSD）、β - 半乳糖苷酶 1（GLB1）等。进一步研究表明，溶酶体蛋白的分泌与 CvpB 无关，且不依赖于贝氏柯克斯体的 Dot/Icm T4SS，而是通过默认的分泌途径从高尔基体分泌到细胞外。用布雷菲德菌素 A（BFA）抑制默认分泌途径后，溶酶体蛋白的分泌被完全阻断。
研究结论与讨论
综合以上研究结果，研究人员发现贝氏柯克斯体感染细胞时，会通过 T4SS 效应蛋白 CvpB 主动移除成熟的组织蛋白酶 B，同时促进一系列溶酶体蛋白通过默认分泌途径分泌到细胞外。这两种过程的 “操控”，改变了细胞内的环境，有利于贝氏柯克斯体在细胞内的生存和繁殖。贝氏柯克斯体移除组织蛋白酶 B，可能是为了营造一个降解作用较弱的溶酶体环境，避免自身被降解，同时也能防止因溶酶体膜通透性增加导致组织蛋白酶 B 释放到胞质中，从而激活 NLRP3 炎性小体引发细胞焦亡。而溶酶体蛋白的分泌，可能是宿主细胞为了维持细胞内稳态而做出的一种补偿反应。这项研究意义重大，它首次详细揭示了贝氏柯克斯体对溶酶体蛋白酶和蛋白运输的调控机制，为深入理解贝氏柯克斯体的致病机制提供了新的视角。同时，也为开发针对 Q 热的新型治疗策略提供了潜在的靶点，有望帮助人们更好地应对这种全球性的人畜共患疾病。
