结核分枝杆菌脂肪酰CoA合成酶FadD13与巨噬细胞的互作

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结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,Mtb)是结核病(Tuberculosis)的胞内致病菌,其在人体内的宿主细胞主要是巨噬细胞。Mtb和宿主之间蛋白-蛋白的相互作用在感染和免疫中起着重要作用。本研究利用Mtb强毒株H37Rv和弱毒株H37Ra分别刺激巨噬细胞,提取巨噬细胞全蛋白与Mtb全蛋白芯片相互作用,筛选出了283个差异蛋白,这些差异蛋白可能与Mtb的毒性相关。利用生物信息学的方法对筛选到的差异蛋白进行分析,发现这些蛋白在细胞组成上主要聚集于细胞壁相关蛋白,在代谢路径上与次生代谢产物的合成、氨基酸的生物合成和嘌呤代谢相关。基于生物信息学分析和相关的文献调研,本研究选取了5个分泌蛋白进行初步的功能研究,发现FadD13可以使过表达该蛋白的耻垢分枝杆菌菌体聚集,流式细胞仪检测和平板计数结果显示巨噬细胞对FadD13耻垢过表达菌株的吞噬减少。分枝杆菌的聚集对菌体进入巨噬细胞及吞噬体的成熟有很大影响,FadD13可能通过调节Mtb的聚集从而影响其毒力。
  MtbFadD13与细胞壁中分枝菌酸的合成有关,是一个潜在的抗结核的药物靶点,但其在Mtb感染宿主细胞过程中的作用尚不清楚。本论文系统地研究了FadD13在Mtb侵染巨噬细胞过程中的功能。结果显示,在Mtb侵染巨噬细胞的过程中,FadD13会促进巨噬细胞促炎性细胞因子IL-1β、IL-18和IL-6的分泌。共定位和双分子荧光互补实验表明,在巨噬细胞中与FadD13相互作用的蛋白是真核翻译延伸因子eEF1A1,并且FadD13通过与eEF1A1结合抑制巨噬细胞中eEF1A1的降解,从而增加巨噬细胞里eEF1A1的量。敲降eEF1A1的巨噬细胞经H37Rv侵染,FadD13促进促炎性细胞因子分泌的功能消失。此外,ΔfadD13突变株降低了巨噬细胞中NF-κB信号通路相关蛋白p50和p65的表达量,这一结果与用H37Rv感染eEF1A1敲降的巨噬细胞,检测细胞中p50和p65表达情况的结果一致。总而言之,在Mtb侵染巨噬细胞的过程中,FadD13通过与宿主的eEF1A1结合,增强NF-κB信号通路的激活,促进巨噬细胞促炎性细胞因子的分泌。因此,FadD13对Mtb的感染和免疫有重要作用。
  此外,本研究利用H37RvFadD13敲除株和野生株分别侵染巨噬细胞,发现FadD13敲除株在巨噬细胞内的存活锐减,说明FadD13可以促进Mtb在细胞内的存活。将FadD13蛋白加入巨噬细胞培养基中会诱导巨噬细胞乳酸脱氢酶的释放,并降低细胞活性,FM1-43染色显示FadD13可以使细胞膜破损。以上结果表明,Mtb分泌的FadD13可能通过破坏细胞膜而发挥其毒力作用。
  综上所述,本研究利用Mtb全蛋白芯片筛选出283个差异蛋白,这对系统的研究Mtb与巨噬细胞的相互作用具有重要的参考价值。并对其中一个蛋白FadD13的功能进行了深入研究,为Mtb侵染机制的阐明及抗结核药物的研发提供了理论基础。
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