Autophagy control Salmonella infection in response to damage to the Salmonella-containing vacuole

報告者：賴曉菁                       日期：15:10~16:00; 2006年5月10日

講評老師：林以行 老師                地點：601教室

沙門氏鼠傷寒桿菌(Salmonella Typhimurium)屬於格蘭氏陰性菌，感染細胞後會停留在細胞內的膜狀結構 “Salmonella-containing vacuole (簡稱SCV)”，如圖一紅圈處。之前研究發現，有一些S. Typhi會逃離SCV，並被ubiquitin system系統標定，所以將ubiquitin分子視為處在細胞質中的S. Typhi的指標。

圖一

Autophagy是細胞用來清除細胞內生命週期長的蛋白質或是清除多餘的包氣的一種方法。在此現象發生的過程中，細胞內會行程雙層膜構造，在這過程中，LC3蛋白質會聚集在膜狀構造上，並且成為autophagy發生的指標。

    在實驗中，作者發現LC3與ubiquitin還有S. Typhi會位於細胞中同一區域，表示autophagy會發生在細胞質中的S. Tiphy，見圖二。另外作者也發現，在不能進行autophagy的突變細胞(agt5^-/- MEF cell)中，S. Typhi複製的數量有增多的情形，所以作者認為autophagy會限制細胞質中S. Typhi的複製，見圖三。

    進一步觀察，當感染後SCV被壞時，位於破損SCV內的S. Typhi就會被autophagy系統標定，見圖四。所以作者認為在感染後早期SCV被破壞時，autophagy就會發生，並且可以抑制細胞質中的S. Typhi複製。

    總結整個實驗，S. Typhi感染後，大部分的菌會留在SCV中，有一小部分的菌會逃脫SCV，這些逃脫的菌有可能有三種命運(圖五)：1. 被修復的SCV包裹回去，繼續留在SCV中；2. 被ubiquitin系統標定，可能經由proteosome被清除；3. 被autophagy系統辨認，經由autophagosome清除。不過後兩種情形的詳細機制仍有待研究。

圖二、細胞質中的S. Typhi會被autophagy系統標定

圖三、不能進行autophagy的細胞在感染之後細胞中S. Tyohi複製數量會增加。

圖四、autophagy系統會標定位於破損SCV內的S. Typhi。

圖五、S. Typhi感染後，在細胞內可能發生的情形。

參考文獻：

1.          Birmingham C. L., Smith A. C., Bakowski M. A., Yoshimori T., and Brumell J. H. (2006) Autophagy controls Salmonella infection in response to damage the Salmonella-containing vacuole. J Biol Chem. 281: 11374-11383.

2.          Steel-Mortimer O., Brumell J. H., Knodler L. A., Méresse S., Lopez A., Finlay B. B. (2002) The invasion-associated type III secretion system of Salmonella enterica serovar typhimurium is necessary for intracellular proliferation and vacuole biogenesis in epithelial cells. Cell Microbiol. 4: 43-54.