近日,上海交通大学生命科学技术学院、微生物代谢国家重点实验室董涛团队揭示了细菌如何通过感应T6SS内管蛋白在胞内的积累量,实现对T6SS表达和活性的精准调控。相关研究成果以“Sensing of intracellular Hcp Levels controls T6SS expression in Vibrio cholerae”为题发表于PNAS杂志。上海交通大学博士研究生李浩和裴同同为文章的共同作者,董涛与哈佛大学J. Mekalanos为共同通讯作者。
本研究关注的是细菌细胞内的“拥堵”现象。日常生活中我们经常遇到堵车,有时由于事故等突发情况会造成数十公里的拥堵,然后会有交通管理人员进行疏导。如果我们将微观世界里细菌中的蛋白运输系统看作是一个繁忙的高速公路,其运输的蛋白是一个个行驶的车辆,那么如果这个系统堵上了,作为单细胞生物的细菌是否能够感知运输蛋白在体内的过度积累并进行应对和疏导呢?
论文具体研究的是细菌Ⅵ型分泌系统(T6SS),它是一种广泛存在于革兰氏阴性致病菌的针状“武器”。在环境中,拥有T6SS的细菌可以通过直接接触的方式,将不同毒性或功能的效应蛋白注射到周边其他微生物或真核宿主体内。每次分泌可以将上千个蛋白弹射出去,而新一轮的分泌需要蛋白的重新合成。如果分泌系统出现问题,分泌蛋白会在细胞内大量积累,形成“拥堵”现象,这不仅损耗大量能量,还可能因为毒素蛋白的积累对细胞造成损伤。本研究所发现的感应胞内蛋白积累的调控机制,可以减少蛋白的无效合成并优化分泌效率。
本研究以条件致病菌霍乱弧菌V52的T6SS为研究对象,发现在T6SS失活突变株中,被分泌的内管蛋白表达量被抑制,而可循环利用的外管组分的表达不受影响。通过体内体外实验相结合,作者发现,调控因子VasH不仅能够通过与关键启动子区域结合,激活分泌蛋白基因hcp的转录,还能够与Hcp蛋白直接结合,实现反馈抑制。因此,当T6SS的结构遭到破坏或分泌发生异常时,VasH通过感应胞内Hcp的水平,抑制hcp的持续表达,从而避免其过量积累。类似的调控机制也在其他的霍乱弧菌菌株以及铜绿假单胞菌和气单胞菌等致病菌中得到了验证。
微生物广泛存在于多种复杂环境。之前的研究发现T6SS基因簇的转录受多种环境因素,如温度、渗透压以及群体感应的影响。而本研究发现T6SS的活性还与其自身组件的供应和需求紧密联系在一起。在低能量环境中,T6SS的装配循环过程很可能受到限制,而这种机制允许细胞改变自身hcp表达量,以满足较低的T6SS组装和发射要求。此外,当菌株处于T6SS功能受抑制的环境中,这种反馈机制也有利于提高微生物对于逆境的适应度。这一发现深化了领域内对于T6SS调控机制的理解,也揭示了细菌对胞内特定蛋白的积累的感知和调节机制,体现出巧妙的疏导“拥堵”的功能。
霍乱弧菌Hcp负反馈调节模型
该研究获国家自然科学基金委(31770082, 32030001)等项目的支持。
论文链接:https://doi.org/10.1073/pnas.2104813118
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
上海交大生科院董涛团队解析细菌Ⅵ型分泌系统调控新机制
本站小编 Free考研考试/2022-02-12
相关话题/环境 微生物 系统 上海交通大学 细胞
大气单颗粒物原位分析光镊技术在上海交通大学试验成功
大气中的颗粒物是地球大气物理化学过程的重要参与者,它们的存在是云形成的先决条件,对气候起着调节作用。不仅如此,高浓度的细颗粒物,比如PM2.5,对人体健康有着强烈的负面作用。在我国推进碳中和以应对气候变化,强调经济与环境协调发展的背景下,大气颗粒物的气候与健康效应备受科学界关注。然而,由于大气颗粒物 ...上海交通大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2022-02-12附属六院贾伟平教授团队研发人工智能系统DeepDR精准识别糖尿病视网膜病变
近日,上海交通大学附属第六人民医院内分泌代谢科、上海市糖尿病研究所、上海市糖尿病临床医学中心贾伟平教授课题组题为“ADeepLearningSystemforDetectingDiabeticRetinopathyAcrosstheDiseaseSpectrum”(https://doi.org/1 ...上海交通大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2022-02-12附属九院王金武团队《AFM》发表工程微尺度脉管系统的热响应性水凝胶支架制备研究成果
长期以来,精确制造微尺度脉管系统(MSV)一直是组织工程学中尚未解决的挑战。当前,光辅助打印是最常见的方法。然而,这种方法通常与复杂的制造过程,高成本以及对特定的光敏材料的需求有关。最近,上海交通大学医学院附属第九人民医院王金武教授团队采用热响应水凝胶在37°C时引起体积收缩,从而无需复杂操作流程即 ...上海交通大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2022-02-12上海交大系统生物医学研究院在转录因子调控原钙粘蛋白三维基因组机制研究中取得重要进展
北京时间4月14日,牛津大学出版社出版的、国际权威学术期刊《核酸研究》在线发表了上海交通大学系统生物医学研究院比较生物医学中心教授吴强团队以“MechanismofREST/NRSFRegulationofClusteredProtocadherinAlphaGenes”为题目的最新成果,揭示了转录 ...上海交通大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2022-02-12上海交大吕海涛课题组微生物功能代谢组学创新成果获基金委关注
微生物功能代谢产物的合成表达、转运和生物利用与许多重要生物学过程和事件密切相关,如微生物致病力的形成与表达、微生物感染机制、微生物生物膜的形成和微生物抗药性的产生等。系统生物学驱动的功能代谢组学方法,具有高灵敏、高分辨和高通量精准捕获和表征不同生物基质中功能代谢物的领先分析优势,是目前开展微生物代谢 ...上海交通大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2022-02-12上海交大生科院周子康博士和唐鸿志教授等《细胞·发现》发文:在冷激蛋白(CspL)协助细胞抵御高温胁迫的分子机理研究方面取得进展
近日,上海交通大学生命科学技术学院、微生物代谢国家重点实验室微生物分解代谢团队的周子康博士和唐鸿志教授等合作在Nature出版集团旗下期刊《CellDiscovery》在线发表了题为“Acoldshockproteinpromoteshigh-temperaturemicrobialgrowthth ...上海交通大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2022-02-12上海交大生科院杨选明课题组MolecularTherapy发文:发现肿瘤细胞逃逸T细胞杀伤的新机制
近日,国际知名期刊MolecularTherapy在线发表了上海交通大学生命科学技术学院长聘副教授杨选明课题组最新研究成果“USP22deficiencyinmelanomamediatesresistancetoTcellsthroughIFNγ-JAK1-STAT1signalaxis”。该研究 ...上海交通大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2022-02-12上海交大Bio-X研究院朱金伟课题组在《PNAS》、《Cell Reports》连续发文阐释细胞骨架调控分子机制
近日,上海交通大学Bio-X研究院朱金伟团队与中国科学技术大学生命科学学院王朝团队合作在国际权威期刊《美国科学院院刊》(PNAS)在线发表了题为“DoubleinhibitionandactivationmechanismsofEphexinfamilyRhoGEFs”的研究论文,首次阐释了Ephe ...上海交通大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2022-02-12上海交通大学韩泽广团队发现新型甘油三酯代谢调控分子LZP
近日,著名学术期刊PLOSGenetics在线发表上海交通大学韩泽广教授课题组最新研究成果《LZPisrequiredforhepatictriacylglyceroltransportationthroughmaintainingapolipoproteinBstability》。韩泽广课题组长期 ...上海交通大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2022-02-12上海交大蔡伟伟特别研究员《Science》发文系统分析光谱仪微型化的技术路线、技术突破及其后续应用
1月29日,上海交大机械与动力工程学院叶轮机械研究所蔡伟伟特别研究员在《Science》上发表题为“Miniaturizationofopticalspectrometers”的论文,对光谱仪微型化的技术路线、技术突破及其后续应用进行了系统的分析。蔡伟伟特别研究员和剑桥大学Hasan教授为共同通讯作 ...上海交通大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2022-02-12