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自我还是非我(异己),这一免疫的基本问题,通常只在真核生物中被广泛探讨。然而,在原核细菌界,随着Ⅵ型分泌系统的发现,这一免疫保护机制在细菌中逐渐成为新的研究热点。在激烈的竞争中,细菌之间通过Ⅵ型分泌系统分泌毒性效应蛋白相互攻击,杀伤异己,以保护自我。针对自身的毒性效应蛋白,细菌还编码了相对应的免疫蛋白,从而在受到同类的攻击时,快速中和毒性,进而免受其害。但异种的细菌,由于缺乏相应的免疫蛋白,就会在受到攻击时死亡,以维持同类细菌的竞争生存能力。该课题就霍乱弧菌的的Ⅵ型分泌系统的毒性蛋白VgrG3与其免疫蛋白TsiV3的复合物进行了结晶,通过一系列的生化实验,揭示了的免疫蛋白行使免疫保护功能的结构基础。 霍乱弧菌是引起烈性肠道传染病霍乱的病原菌,曾在世界范围内爆发过数次大流行,夺去了数百万人的生命。现在,霍乱在世界某些地区仍然流行,也是过去细菌战的主要帮凶。针对霍乱弧菌的致病机理研究导致了细菌第Ⅵ型分泌系统的发现,这一在细菌中广泛存在的重要分泌系统介导了细菌与细菌之间激烈的竞争。TsiV3是霍乱弧菌关键的免疫蛋白,其缺失不仅会使霍乱弧菌丧失自我保护的能力而被同类杀死,还会严重损害霍乱弧菌侵染肠道的能力。TsiV3发挥功能的分子机理则是抑制Ⅵ型分泌系统VgrG3的肽聚糖降解活性。我们解析了TsiV3与VgrG3酶活结构域2.3埃高分辨率的复合物晶体结构。我们的晶体结构揭示了VgrG3酶活结构域的壳聚糖酶折叠模式,并展示了保守的催化残基Glu827和Asp842处于抑制状态的新构像。TsiV3与VgrG3酶活结构域通过四个相互作用界面形成了紧密而特异的相互作用,其亲和力约5nM。通过一系列的点突变,我们鉴定出Gln91和Arg92所介导的第一个界面最为重要,Q91AR92A双突变会使亲和力降低约60倍。在我们的结构中,我们观察到TsiV3以稳定的双体形式存在。通过一系列的尝试,我们通过Y85AY111A双突变成功得到了TsiV3的单体,并发现单体的TsiV3丧失了抑制活性,说明TsiV3的二聚化对于其发挥免疫蛋白的功能是必须的。我们修正了前期生化试验中由于没有意识到TsiV3以稳定双体存在的事实而造成将观察到的VgrG3C与TsiV3复合物两种不同存在形式的计量比确定为1∶2和1∶1这一错误推论。基于我们的结构信息和功能上的发现,我们得出VgrG3C与TsiV3复合物的正确计量比应为2∶2和1∶2。本课题对VgrG3-TsiV3复合物结构和功能的研究,揭示了霍乱弧菌关键免疫蛋白行使免疫保护功能的结构基础,为防治霍乱提供了新的药物靶点和新策略。