致病性第三型分泌系統作用時的結構變化

論文：Radics, J., Konigsmaier, L. & Marlovits, T.C. Structure of a pathogenic type 3 secretion system in action. Nat Struct Mol Biol 21, 82-87 (2014).

報告者：尹睿婕                         時間：15:10~16:00, Apr. 23, 2014

講評老師：吳尚蓉老師             地點：Room 601

摘要

致病性第三型分泌系統廣泛存在於多種格蘭氏陰性菌中，像是Shigella flexneri、Salmonella typhimurium、腸病原性型E. coli等等。致病性第三型分泌系統是由多種蛋白質所構成的針狀結構並鑲嵌於細菌的內外膜間。其主要的功能為利用injectisome 將細菌本身特定的蛋白質注射至宿主內，進而感染宿主¹。當細菌特定的蛋白質注射至宿主後，其可能使細菌更容易入侵宿主或調節宿主本身的機制。目前有關致病性第三型分泌系統的結構已被了解的相當透徹，但其與其受質在作用時的結構變化及機制為何仍不是很清楚。因此作者設計一系列可通過injectisome的受質，想藉此探討S. typhimurium的injectisome在作用時，位於injectisome中的受質的結構變化及機制為何。首先，作者將以SptP為基礎所產生之重複性片段分別與GFP融合或不與GFP融合，SptP為存在於S. typhimurium的特定的蛋白質。結果顯示帶有GFP的受質會被限制在injectisome內，作者因而可觀察受質在作用時的原位及結構變化。根據先前研究指出SptP的chaperone-binding domain在SptP被分泌至宿主內時可能是呈現沒有折疊或部分摺疊的結構²。於是作者利用cryo-EM觀察S. typhimurium的injectisome的export apparatus，發現其在運送受質時的結構變化不明顯。再者，作者也證實外來的受質會與細菌本身的受質競爭通過致病性第三型分泌系的路徑。總結本篇文章，作者證實injectisome的受質必須以沒有折疊的型態才可通過致病性第三型分泌系統，此外，外來的受質可能無法進入致病性第三型分泌系統。此發現可提供未來發展新的治療策略，作者認為可利用受質的類似物阻斷致病性第三型分泌系統的入口，進而使得細菌無法運輸其特定的蛋白質至宿主。

參考資料

1.       Tosi, T., Pflug, A., Discola, K.F., Neves, D. & Dessen, A. Structural basis of eukaryotic cell targeting by type III secretion system (T3SS) effectors. Res Microbiol 164, 605-619 (2013)

2.       Stebbins, C.E. & Galan, J.E. Maintenance of an unfolded polypeptide by a cognate chaperone in bacterial type III secretion. Nature 414, 77-81 (2001)