當前位置:首頁 > 新聞中心 > 科研進展

微生物所東秀珠課題組系列研究揭示鏈球菌抗氧脅迫新機制

作者: 發布時間:2020.03.23 文章來源:

  鏈球菌是革蘭氏陽性、兼性厭氧細菌,它們主要棲息在人類口腔及上呼吸道,與人類健康密切相關。其中肺炎鏈球菌(Streptococcus pneumoniae)是機會致病菌,導致肺炎、腦膜炎等疾??;變形鏈球菌(S. mutans)是齲齒的主要致病菌;而口腔有益菌寡發酵鏈球菌(S. oligofermentans)則產生H2O2,抑制變形鏈球菌的生長。鏈球菌的獨特之處是不產生高效分解H2O2觸酶,因此有氧代謝時積累大量的H2O2。同時,它們也能耐受高濃度的H2O2,提示它們具有獨特的抗氧化機制。研究人員發現,鏈球菌生長時產生的內源性H2O2幫助它們抵抗高濃度的H2O2脅迫,而H2O2自誘導防御的分子機制尚不清楚。 

 

  2020317日,美國微生物學會權威期刊mSystems在線發表了該課題組最新研究成果“Redox-regulated adaptation of Streptococcus oligofermentans to hydrogen peroxide stress”。該研究揭示了鏈球菌中獨特的、H2O2敏感的半胱氨酸巰基所介導的H2O2自誘導防御的分子機制:過氧化物響應抑制蛋白PerR及錳轉運抑制蛋白MntR半胱氨酸感應胞內低濃度的H2O2,并被氧化失活從而解除對所抑制的抗氧脅迫基因(巰基氧化還原及金屬離子平衡蛋白)的表達,發揮抗氧化功能(如圖)。我們先前的研究證明40 μM H2O2氧化錳轉錄調控蛋白MntR的半胱氨酸使之失活(Chen et al., J Biol Chem, 2017),本研究通過氧化還原蛋白質組學技術、Redox Western blotting、Cys點突變、免疫沉淀結合質譜分析,證實40 μM H2O2氧化過氧化物響應抑制蛋白PerRCys139Cys142殘基。PerR的半胱氨酸氧化導致其結構性鋅離子丟失,使之可逆性失活,解除對其調控的巰基氧化還原(trxtpx及金屬離子平衡等基因(dprmntABC的抑制。我們的研究結果揭示鏈球菌為適應其胞內獨特的高錳環境,PerR蛋白利用半胱氨酸氧化感應H2O2,并調控巰基氧化還原蛋白及金屬離子平衡蛋白的表達,幫助觸酶陰性的鏈球菌抵抗H2O2脅迫。 

 

 

  東秀珠研究員課題組長期致力于鏈球菌抗氧脅迫的分子機制研究,最近發現鏈球菌利用碳代謝物抑制蛋白CcpA同時調控葡萄糖的優先利用及H2O2產生。同時,CcpA還在轉錄后水平,通過調控轉錄通讀而調控自然感受態的最適形成,使寡發酵鏈球菌攝取外界DNA從而增強對氧化損傷的修復,增加基因組穩定性而貢獻抗氧脅迫(Wang et al., Mol Microbiol, 2019)。東秀珠團隊還發現原核生物的膜整合蛋白-水通道蛋白在鏈球菌中與抗氧脅迫及致病性密切相關。水通道蛋白(Aquaporin,AQPs)是廣泛存在于三域生命的一類跨膜蛋白,協助水及其他小分子物質,如甘油,尿素等雙向擴散。1998Peter Agre首次發現人紅細胞膜上的AQP協助水分子跨膜擴散,并因此而獲得2003年的諾貝爾化學獎。真核生物的AQPs協助轉運H2O2NO等,發揮信號分子作用,調控細胞的凋亡以及疾病發生。而目前原核生物AQPs的生理功能絕大部分未知。東秀珠課題組首次表明寡發酵鏈球菌的水通道蛋白AqpA協助H2O2雙向滲透;重要的是,aqpA基因缺失顯著削弱了寡發酵鏈球菌高氧壓力下的生長,并減弱其種內及種間競爭生存能力。因此AqpA特化為一個H2O2轉運蛋白,幫助酶陰性的鏈球菌脫毒細胞內的H2O2,抵御氧化壓力(Tong et al., J Biol Chem, 2019。該課題組還發現肺炎鏈球菌的非典型甘油型水通道蛋白Pn-AqpC缺失顯著影響肺炎鏈球菌的抗氧脅迫能力及致病性和毒力,其分子機制正在研究中。 

 

  以上揭示的鏈球菌抗氧脅迫的新機制,不僅豐富了對原核生物抗氧脅迫的認識,同時對利用和控制鏈球菌提供了思路,尤其是低濃度H2O2介導的H2O2免疫機制及水通道蛋白新的生理功能的認知,使得口腔有益菌更好地抑制齲齒致病菌,并可為致病鏈球菌,如肺炎鏈球菌的控制提供新的作用靶點。 

 

  東秀珠課題組的副研究員佟卉春、博士生東雨竹、王新慧為論文的共同第一作者,東秀珠研究員和佟卉春副研究員為論文的共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金的資助。 

   

      原文鏈接

 

   

365彩票软件app下载 配套融资 股票短线交易规则 今天股票开盘情况 怎样获取股市最快消息 涨停股票* 公司的股票是如何发 股票网络交易平台 股票开户佣金 发行股票筹资的优缺 炒股股票软件