大肠杆菌周质丝氨酸蛋白酶Prc介导淀粉样亚基CsgA降解及蛋白质稳态调控的分子机制

【编辑推荐】本研究首次鉴定出大肠杆菌周质丝氨酸蛋白酶Prc是降解功能性淀粉样蛋白CsgA的关键酶，揭示其通过非典型内部切割机制协同分子伴侣CsgC维持周质蛋白质稳态（proteostasis），并发现Rcs/Cpx双组分系统通过负反馈调控csg操纵子表达的双重防御策略，为细菌淀粉样蛋白质量控制提供新见解。

　　

亮点解析

进化保守的DegP/HtrA及其同源蛋白DegQ参与周质中CsgA-sfGFP降解

为实时监测CsgA在周质中的动态，研究者构建了基因工程菌BA-FP，该菌株能在基因组原位表达CsgA-sfGFP和CsgB-mCherry。实验发现，当同时敲除DegP和DegQ时，周质中全长CsgA-sfGFP明显累积，但仍存在多片段切割现象，暗示其他蛋白酶参与降解过程。

Prc同样是周质CsgA-sfGFP降解的关键执行者

通过ASKA文库的多拷贝抑制子筛选，研究者意外发现过表达Prc能显著减少CsgA-sfGFP积累。进一步实验证实，Prc缺失会导致CsgA-sfGFP在周质中形成不溶性聚集体，而回补野生型Prc（非蛋白酶失活突变体Prc^S452A）可逆转该表型。

DegP/DegQ通过自杀激活剂依赖机制降解未折叠的天然CsgA单体

体外实验显示，DegP和DegQ仅在有自杀激活剂YjfN存在时才能有限降解CsgA，且无法作用于带His标签的修饰版本。有趣的是，适配体蛋白CpxP对降解过程无影响，表明YjfN可能通过变构效应特异性激活DegP/DegQ。

Prc以不同于经典末端特异性蛋白酶的方式直接降解天然CsgA单体

Prc展现出强大的自主降解能力：不仅能高效切割未修饰的CsgA单体，其降解速率远超DegP/DegQ-YjfN复合物。质谱分析揭示Prc通过内部切割产生特征性降解片段，这与已知的C端或N端特异性蛋白酶作用模式截然不同。

Prc在细胞内降解CsgA的生理证据

在野生型背景下，Prc缺失导致天然CsgA在非变性条件下被检测到（无需六氟异丙醇处理），暗示其参与维持CsgA的可溶性状态。免疫金标记电镜进一步捕捉到Prc在周质中与CsgA共定位的现象。

Prc与CsgC协同阻止周质内淀粉样聚集体累积

当CsgG分泌通道和CsgC伴侣同时缺失时，周质中会形成CsgA淀粉样聚集体。引人注目的是，Prc的额外缺失不仅增加可溶性CsgA水平，还加剧聚集体形成，表明二者形成"降解-抗聚集"的协同防御网络。

Rcs/Cpx通路响应周质CsgA累积负调控csg基因表达

当分泌系统（ΔcsgG）与蛋白酶系统（Δprc或Δ3pp）同时缺陷时，CsgA蛋白水平反常降低。qPCR证实这是通过Rcs和Cpx双组分系统下调csgA转录实现的，揭示细菌通过"蛋白质降解-转录调控"双层次策略抵御淀粉样蛋白毒性。

讨论

该研究首次阐明Prc作为周质"淀粉样蛋白清道夫"的非经典功能，其与CsgC形成的防御体系，或为理解阿尔茨海默病等人类淀粉样病变提供新的进化视角。