Structural basis for iron piracy by pathogenic Neisseria

致病性的奈瑟氏菌奪取鐵離子的結構基礎

Nicholas Noinaj, et al. Nature. 483: 53-58, 2012.

Speaker: Yong-Shiang Cao(曹詠翔)                     Time: 13:00~14:00, April. 17, 2013

Commentator: Dr. Wen-Yih Jeng (鄭文義 老師) Place: Room 601

摘要

奈瑟氏菌是造成人類疾病的細菌之一，它會侵犯人類的泌尿道以及呼吸道引起淋病、腦膜炎以及其他的系統性感染。在先前的研究中發現，奈瑟氏菌必須依靠鐵離子才能維持其生存及致病力。然而游離態的鐵離子在人體中存在非常少量，大部分的鐵離子都與高親和力的蛋白質形成複合物。奈瑟氏菌為了得到鐵離子發展了一套自己的系統。它會直接從血漿中的運鐵蛋白 (transferrin,TF) 中奪取鐵離子，以供其利用。運鐵蛋白結合蛋白A (TF-binding protein A ,TbpA) 和運鐵蛋白結合蛋白B (TF-binding protein B, TbpB) 在奈瑟氏菌奪取鐵離子時扮演重要腳色。在本篇研究中作者解決了兩個重要問題，人類的運鐵蛋白 (hTF)是如何被奈瑟氏菌專一辨認，以及細菌是如何從運鐵蛋白中得到鐵離子。

作者利用了X-ray 結晶學、小角度散射以及電子顯微鏡的方法解出了 TbpA-TbpB-hTF這個傳送鐵離子複合物的結構。從這個結構顯示，TbpA–hTF之間有很大的交互作用面積，其中有許多結合位點是對人類運鐵蛋白具有專一性。以及TbpA會以螺旋部分的結構嵌入人類運鐵蛋白中，使得鐵離子被釋放出來，並且藉由TonB的幫助使鐵離子運送到細菌體內。本篇研究提供了鐵離子是如何從膜上TbpA-TbpB-hTF複合體運送到細菌內的重要資訊，可以利用這個訊息來建構以結構為基礎的疫苗以及藥物設計。

參考文獻

1.      Grifantini R, et al. (2003) Identification of iron-activated and -repressed Fur-dependent genes by transcriptome analysis of Neisseria meningitidis group B. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 100(16):9542-9547.

2.      Krell T, et al. (2003) Insight into the structure and function of the transferrin receptor from Neisseria meningitidis using microcalorimetric techniques. The Journal of biological chemistry 278(17):14712-14722.