《Microbial Pathogenesis》:Mycobacterium smegmatis MSMEG_6906 modulates IL-1β via NF-κB pathway to benefit intracellular survival
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•MSMEG_6906具有保守性,并有助于维持M. smegmatis的形态。•MSMEG_6906对于M. smegmatis在巨噬细胞中的存活和生长是必需的。•MSMEG_6906可通过核因子-κB(NF-κB)信号通路抑制IL-1β的表达。•外源性添加的IL-1β中和抗
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MSMEG_6906具有保守性,并有助于维持M. smegmatis的形态。
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MSMEG_6906对于M. smegmatis在巨噬细胞中的存活和生长是必需的。
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MSMEG_6906可通过核因子-κB(NF-κB)信号通路抑制IL-1β的表达。
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外源性添加的IL-1β中和抗体可使MSMEG_6906缺陷株在巨噬细胞中的细菌负荷部分恢复至野生型M. smegmatis的水平。
引言
结核分枝杆菌(Mtb)在与人类宿主协同进化的方面是一种极其成功的病原体[1]。在COVID-19大流行之前,由Mtb引起的结核病(TB)是由单一致病细菌引起的致死率最高的疾病。数据显示,2024年全球估计有1070万人感染结核病,其中报告约123万人死亡;截至2020年,全球估计结核病新发病例数和发病率持续下降的趋势已逆转,回升至2019年的水平[2]。这一逆转趋势,加上利福平耐药结核病(RR-TB)和多耐药结核病(MDR-TB,对利福平和异烟肼同时耐药),可能会推迟世界卫生组织终结结核病战略的里程碑[3]。
Mtb是一种专性胞内病原体,常驻肺泡巨噬细胞(AMs)被认为是抵御吸入Mtb的第一道细胞防线,AMs的活化状态和宿主免疫系统决定了Mtb感染的结果[4]、[5]、[6]、[7]。人们对宿主对Mtb感染的细胞免疫反应进行了广泛的调查[8]、[9]、[10],为对抗宿主细胞的敌对反应,Mtb利用几种不同的机制来颠覆巨噬细胞的抗菌活性[11]、[12]、[13]。被整合到分枝杆菌包膜中的独特成分(例如硫蜡质分枝菌酸酯,PDIM)[14]以及参与分枝杆菌脂质合成和脂质代谢的众多基因产物,构成了干扰宿主免疫反应的有效因子储备库[15]、[16]。尽管已有多个证据报道了分枝杆菌脂质合成与脂质代谢相关基因与宿主之间的相互作用[17]、[18],但缺乏潜在的可药物靶点强调了进一步研究Mtb感染的必要性。
本研究阐述了M. smegmatis MSMEG_6906与巨噬细胞IL-1β表达之间的相互作用,为未来潜在的抗结核药物靶点提供了一部分科学证据。
章节摘要
细菌菌株培养条件与质粒
M. smegmatis及其衍生菌株在Difco Middlebrook 7H9培养基(BD,美国)中培养,并补充10%油酸-白蛋白-葡萄糖-过氧化氢酶(OADC,BD,美国)、0.2%甘油(Sigma-Aldrich,默克,美国)和/或0.05%吐温80(Sigma-Aldrich,默克,美国)。进行形态检查和菌落形成单位(CFU)分析时,将细菌菌株涂布并在补充10% OADC的Middlebrook 7H10琼脂(BD,美国)上培养。MSMEG_6906基因缺陷株(ΔMSMEG_6906)通过
MSMEG_6906具有保守性并有助于维持M. smegmatis形态
通过多序列比对软件CLUSTAL,比较了MSMEG_6906与不同分枝杆菌物种中同源蛋白之间的氨基酸序列相似性。我们发现MSMEG_6906在M. tuberculosis(Rv0045c)、M. bovis(Mb0046c)和M. marinum(MMAR_0064)中高度保守,氨基酸同一性百分比分别为64.09、64.09和60.53(图1A)。为研究MSMEG_6906的作用,我们从M. smegmatis MC2-155基因组中敲除了MSMEG_6906
讨论
Mtb被认为是与宿主共同进化的极其成功的病原体之一[1],结核病仍然是导致人类死亡的主要感染原因[26]。宿主入侵后,Mtb被肺泡常驻巨噬细胞感知和内化,一系列宿主固有免疫机制被激活以清除胞内Mtb[27]。
白介素(IL)-1家族成员是固有免疫反应中最强效的分子之一,IL-1β是IL-1家族11个成员之一。IL-1β
CRediT作者贡献声明
Wang Yu:撰写——初稿,方法论。Dai Youchao:撰写——审稿与编辑,资源,基金获取。Huang Kaisong:撰写——初稿,方法论,数据整理。Hu Yunlong:验证,方法论。Chen Yongru:撰写——初稿,资源。Dai Zongmao:验证,方法论。Zhu Chuanzhi:撰写——审稿与编辑,撰写——初稿,监督,资源。Yu Qing:撰写——初稿,方法论。Guo Jiubiao:撰写——审稿与编辑,
资金
本研究得到国家自然科学基金(编号:31800064和82130066)、广东省区域免疫与疾病重点实验室(编号:2019B030301009)、广东省基础与应用基础研究基金(编号:2026A1515010560)、广东省杰出青年科学基金项目(编号:0720240256)、深圳市科技计划项目(编号:JCYJ20200109105012589)以及深圳市医学研究基金(编号:A2304001)的资助。
利益冲突声明
? 作者声明不存在可能影响本文报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
作者衷心感谢为本研究做出贡献的实验室人员,感谢他们的技术协助、帮助和建议。
Jiubiao Guo|Qing Yu|Yunlong Hu|Kaisong Huang|Youchao Dai|Yu Wang|Zongmao Dai|Yongru Chen|Chuanzhi Zhu|Xinchun Chen