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单核细胞增多性李斯特菌(Listeria monocytogenes,LM)是一种革兰氏阳性胞内菌。该菌含有溶血素O(Listeriolysin O,LLO),可引起宿主细胞膜结构穿孔,对于单增李斯特菌在细胞内复制至关重要。前期有研究发现,单增李斯特菌感染宿主细胞后,LLO能引起丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)家族蛋白ERK1/2磷酸化,但机制未知。本研究以单增李斯特菌感染Caco-2细胞为模型解析ERK1/2被磷酸化的分子机制。我们分别利用单增李斯特菌和纯化的重组LLO蛋白(5n M)感染或处理Caco-2细胞,检测ERK1/2的表达及磷酸化水平变化。我们发现,单增李斯特菌感染Caco-2细胞后能显著增加ERK1/2的磷酸化水平,并在感染或处理半个小时后达到高峰且呈LLO依赖性。该ERK1/2的磷酸化水平与细胞内LLO的浓度呈正相关,当用胆固醇封闭LLO对宿主细胞的膜结合位点后,LLO丧失启动ERK1/2磷酸化的能力。我们也发现,LLO缺失活性位点PEST序列并不影响其激活ERK1/2磷酸化,这说明LLO启动ERK1/2的磷酸化与LLO与宿主细胞的膜结合位点有关而与活性位点无关。进一步研究表明,当LLO与宿主细胞的膜结合位点关键氨基酸突变(LLOT515AL516A)后,即使在高浓度LLO(>20n M)的情况下也无法触发胞内ERK1/2磷酸化,这说明LLO进入宿主细胞是启动ERK1/2磷酸化的关键步骤。为此,我们利用可以控制进入细胞的LLO突变体LLON478AV479A处理Caco-2细胞,我们发现LLO突变体LLON478AV479A启动ERK1/2磷酸化完全取决于细胞膜的完整性。为此,我们借助碘化丙啶追踪细胞膜的完整性,我们发现当LLON478AV479A的浓度(5n M)不足以破坏细胞膜的完整性时,ERK1/2不发生磷酸化,但当LLON478AV479A的浓度(20n M)达到破坏细胞膜的完整性时,ERK1/2磷酸化被启动。这说明LLO蛋白触发ERK1/2磷酸化是在宿主细胞浆完成的,而不是在细胞膜上完成的。此外,我们还发现缺失LLO或者表达LLOT515AL516A的单增李斯特菌在小鼠巨噬细胞内丧失增殖能力,但噬斑实验表明表达LLOT515AL516A的单增李斯特菌依然具有细胞毒性并能够进行胞间扩散,这说明单增李斯特菌感染宿主细胞与细菌数量和LLO的膜结合能力有关。综上,本研究发现单增李斯特菌感染宿主细胞通过LLO诱导ERK1/2磷酸化高度依赖于宿主细胞膜的完整性,其中T515、L516为LLO触发ERK1/2的磷酸化的关键氨基酸位点。本研究结果对于深入阐明单增李斯特菌感染与宿主信号通路之间的内在机制以及革兰氏阳性食源性胞内菌的污染防控和公共卫生具有重要意义。