RNA靶向ADP-核糖基转移酶毒素识别核酸分子的结构基础与功能机制

【编辑推荐】研究人员针对细菌毒素RhsP2特异性靶向RNA而非蛋白质的分子机制这一科学难题，通过结构生物学与生化分析揭示其通过带正电荷的RNA结合表面实现底物识别，阐明了ART（ADP-ribosyltransferase）超家族中首个RNA修饰毒素的作用原理，为抗菌策略开发提供新思路。

　　

在微生物世界的暗战中，细菌进化出精密的分子武器系统——其中ADP-核糖基转移酶（ART）毒素家族通常通过修饰宿主蛋白质的氨基酸残基发挥毒性作用。然而，近期发现的RhsP2毒素却打破这一认知，它能特异性靶向RNA的2′-羟基（2′-OH）进行ADP-核糖基化，这种独特活性在细菌竞争和宿主侵染中扮演关键角色。但科学界对其选择性识别RNA的分子基础始终存在知识空白。

研究人员通过系统的结构功能分析，首次揭示RhsP2作为ART超家族中的特殊成员，其催化位点附近存在带正电荷的RNA结合表面。该表面通过静电相互作用捕获结构化RNA，同时形状互补性决定其对不同小调控RNA（sRNA）的选择性。研究团队构建的关键位点突变体证实：当正电荷表面被破坏时，毒素既丧失RNA结合能力，其ADP-核糖基化活性和抗菌功能也随之瓦解。

技术方法上，研究采用X射线晶体学解析RhsP2三维结构，通过表面等离子共振（SPR）定量不同sRNA结合亲和力，结合体外酶活实验（使用NAD⁺作为底物）和体内细菌竞争实验验证功能。

【RNA结合表面的结构特征】冷冻电镜结构显示RhsP2具有独特的β-片层延伸结构，形成富含精氨酸的阳性表面，与经典ART的蛋白质底物识别模式形成鲜明对比。
【底物选择性机制】SPR数据显示RhsP2对不同sRNA的K_D值差异达10倍，表明除静电作用外，RNA二级结构特异性影响识别效率。
【功能丧失型突变验证】将R123A/K127A双突变引入阳性表面后，ADP-ribosylation活性完全消失，在细菌竞争实验中丧失杀伤能力。

这项发表于《Journal of Biological Chemistry》的研究首次阐明ART毒素识别核酸的分子蓝图，不仅拓展了对细菌毒素作用模式的认识，更启示可通过干扰RNA-毒素互作开发新型抗菌剂。特别值得注意的是，RhsP2对特定sRNA的偏好性提示细菌可能利用这种选择性调控基因表达网络，为理解病原菌的致病机制提供了全新视角。