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病原菌在感染宿主细胞过程中,分泌大量的效应蛋白进入宿主细胞,特异性作用于宿主细胞中的关键信号分子,促进病原菌的入侵与增殖。OspI是志贺氏菌三型分泌系统分泌的效应蛋白,与宿主的泛素结合酶Ubc13相互作用,催化后者的第100位的谷氨酰胺脱酰胺化生成谷氨酸,阻碍Ubc13和泛素连接酶TRAF6合成K63多聚泛素链,抑制NF-κB免疫信号通路的激活。为了研究OspI催化Ubc13脱酰胺化的分子机制,我们纯化了OspI和Ubc13并筛选到了复合物晶体,最终获得了分辨率高达2.3埃的复合物晶体结构。在复合物结构中,OspI采用木瓜蛋白酶样构象,而Ubc13采用经典泛素结合酶UBC构象。Ubcl3与OspI之间存在广泛的相互作用,Ubc13的α1螺旋与OspI的负电荷区域相互作用,Ll和L2无规则卷曲结合OspI的疏水区域。生化实验显示参与OspI和Ubcl3结合的氨基酸的突变影响两者的相互作用并抑制NF-κB信号通路的激活。结合Ubcl3的OspI暴露原本被Asn6I所覆盖的催化口袋,使得Ubc13的Gln100进入催化中心。因此,Ubc13结合引起的OspI的显著构象变化参与脱酰胺化反应。在OspI的催化口袋中,Asp160通过与His145的氢键相互作用,使得Cys62与His145形成硫醇咪唑离子对,激活Cys62。活化的Cys62进攻Ubc13的Gln100,使之脱酰胺化生成谷氨酸。OspI作为脱酰胺酶,特异性地识别Ubc13作为底物,其中位于Ubcl3的α1螺旋和L2无规则卷曲上的氨基酸是OspI特异性识别底物的决定因素。宿主去泛素化酶OTUBI和一些宿主泛素连接酶也结合Ubc13的al螺旋,L1和L2无规则卷曲,这表明宿主蛋白和OspI识别底物的同一作用面。本文揭示了OspI催化Ubc13脱酰胺化的分子机制以及宿主蛋白和病原菌蛋白在泛素结合酶的识别上的共性。