一种辅伴侣蛋白模拟物干扰分枝杆菌的细胞氮代谢

《ChemBioChem》：A Co-Chaperone Mimetic Perturbs Cellular Nitrogen Metabolism in Mycobacteria

　　

摘要

细菌中的蛋白质质量控制依赖于动态伴侣蛋白网络，该网络能迅速应对环境压力。在分枝杆菌中，核心 Hsp70 伴侣蛋白 DnaK 及其辅助伴侣蛋白 J 结构域蛋白（JDPs）在细胞应对压力和抗生素方面发挥着关键作用。JDPs 保守的"J 结构域”序列已知能介导与 Hsp70s 及其他蛋白伙伴的短暂相互作用。我们此前已证明，一种理性设计的 J 结构域蛋白模拟物对受压力的分枝杆菌细胞有毒性。在此，我们旨在捕获 J 结构域模拟物的相互作用伙伴，以潜在揭示细胞应激反应途径中的脆弱点。为此，我们修改了分枝杆菌 JDP DnaJ1 (J1C) 的 J 结构域蛋白模拟物，添加了一个光亲和标签基团，从而得到 J1C–PAL。在热休克分枝杆菌中，J1C–PAL 在细胞内与 DnaK 交联，证实了在蛋白毒性压力下保留了经典的 Hsp70 结合活性。化学蛋白质组学剖析揭示了额外的细胞靶点，即一种条件必需的分枝杆菌蛋白，谷氨酰胺合成酶 (GS)。生化测定表明 J1C–PAL 结合 GS 并抑制其酶活性。细胞研究证实 J1C 扰乱了分枝杆菌中由 GS 介导的氮代谢。综上所述，这些发现确立了 J1C–PAL 作为一种可穿透细胞的化学蛋白质组学工具，用于绘制蛋白靶点图谱，并揭示了辅助伴侣蛋白模拟物与细菌代谢之间令人惊讶的联系。

图文摘要

J 结构域蛋白是辅助伴侣蛋白，协助分子伴侣进行细胞蛋白质折叠。我们发现 J 结构域蛋白模拟物在体外和细胞内均与分枝杆菌谷氨酰胺合成酶 (GS) 相互作用。J 结构域蛋白模拟物破坏 GS 活性，并导致细胞在氮限制培养基中的生长减少。这项工作揭示了分枝杆菌中一种生物活性蛋白模拟物的新靶点。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据通过 PRIDE 数据库在 ProteomeXchange 上公开可用，网址为 https://www.ebi.ac.uk/pride/，参考编号 PXD076594。