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鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella enterica serovar Typhimurium,S.Typhimurium)能够通过Ⅲ型分泌系统(Type III secretion systems,T3SSs)将效应蛋白注入宿主细胞,这些效应蛋白按照一定的时序性诱导宿主细胞基因表达模式发生改变,将细胞代谢调整到有利于沙门氏菌病原体在胞内存活并繁殖的代谢模式。前人研究表明,沙门氏菌感染过程中利用Salmonella pathogenicity island-1(SPI-1)T3SS效应蛋白SopB、SopE和SopE2激活信号转导和转录活化因子3(Signal Transducer and Activator of Transcription3,STAT3)的磷酸化,但是对于该STAT3磷酸化激活的分子机制还不清楚。本课题在实验室前期研究工作的基础上,利用免疫印迹(Western bolt)分析技术发现与志贺氏菌、金黄色葡萄球菌和单增李斯特菌不同,沙门氏菌感染特异性的诱导TRAF6蛋白发生修饰。进一步利用免疫共沉淀技术(IP)分析发现该TRAF6修饰为自泛素化修饰。通过构建ΔinvA、ΔsopB、ΔsopE2以及ΔsopB/sopE2突变体发现,SPI-1 T3SS效应蛋白SopB和SopE2特异性地诱导TRAF6的自泛素化修饰。已知,MAPKs、NF-κB和STAT3是宿主细胞三条主要的转录调节信号通路,通过检测TRAF6对三条信号通路的影响,利用沙门氏菌分别感染Traf6+/+MEF细胞和Traf6-/-MEF细胞,发现与Traf6+/+MEF细胞相比,Traf6-/-MEF细胞中TRAF6的缺失不同程度的抑制了沙门氏菌感染早期ERK、p38的磷酸化激活以及NF-κB的激活。区别较大的是到感染后期(感染8-16小时),TRAF6的缺失显著影响STAT3的磷酸化激活。从时间效应上发现,STAT3 pY705磷酸化激活的时间与SPI-1 T3SS效应蛋白SopB和SopE2引起的TRAF6的泛素化时间恰好吻合,暗示TRAF6和STAT3 Y705位磷酸化之间存在潜在的联系。为了进一步探索TRAF6泛素化与STAT3磷酸化之间可能存在的关联,我们将TRAF6第70位半胱氨酸(Cys)和第124位赖氨酸(Lys)分别突变为丙氨酸(Ala),并在Traf6-/-MEF细胞中表达野生型TRAF6、TRAF6(C70A)和TRAF6(K124A)突变体,随后用沙门氏菌进行感染,发现与表达野生型TRAF6的细胞相比,在Traf6-/-MEF细胞中表达C70A和K124A突变体不仅显著减少了TRAF6的自泛素化,同时也显著减少了STAT3磷酸化。表明,SPI-1 T3SS效应蛋白SopB/SopE2引起的TRAF6的泛素化参与了STAT3的磷酸化激活。本研究揭示了沙门氏菌感染机制中的一种新策略,即T3SS效应蛋白通过将宿主蛋白进行泛素化修饰并介导了宿主蛋白的磷酸化激活,引起宿主细胞的转录重编程,使宿主细胞内的环境转变为有利于沙门氏菌生存和繁殖的模式。这一发现将为设计和筛选竞争性抑制剂或分子结构类似物,寻找潜在的用于沙门氏菌感染治疗并提高预后治疗效果的小分子药物开发提供重要靶点和理论依据。