龚为民/周宏合作团队解析分枝杆菌的管状运输通道蛋白

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分枝杆菌具有非常复杂的包膜结构，从内到外依次为包括内膜、外膜和荚膜。由于这种特有的复杂包膜结构，分枝杆菌与外界环境或宿主之间的物质运输具有独特的性质，其外膜和荚膜上的物质运输通路目前还知之甚少。

近日，以中国科学技术大学龚为民课题组和加州大学洛杉矶分校（UCLA）的Z. Hong Zhou课题组为主的研究团队在Science Advances合作发表了题为Identification and architecture of a putative secretion tube across mycobacterial outer envelope的研究论文，分别通过X射线晶体学和冷冻电镜方法测定了结核分枝杆菌中的未知功能蛋白Rv3705c及其在耻垢分枝杆菌中的同源蛋白MSMEG_6251的三维结构，发现这两个蛋白均能在体外能自组装为管状结构。通过一系列分子生物学和生物化学实验显示该蛋白在分枝杆菌荚膜上发挥通道作用。因此将该蛋白被命名TiME (Tube-forming protein in the Mycobacterial Envelope)。

龚为民和Z. Hong Zhou教授的合作研究发现，TiME以八重对称方式形成内径为近60埃的环状结构（图左），两个单层环以tail-to-tail的方式形成双层环（图中），再以双层环为基本单元重复堆叠为管状结构（图右）。耻垢分枝杆菌细胞定位实验证实TiME蛋白主要分布包膜中，特别是在外膜和荚膜中更为丰富。TiME基因敲除后显著降低了耻垢分枝杆菌中分子量小于22Kda的蛋白分泌。如果在细胞培养时用去垢剂破坏荚膜，则TiME敲除株与野生菌株的蛋白质分泌没有明显区别，表明TiME蛋白主要在荚膜中发挥作用。该研究首次在分枝杆菌荚膜中发现物质运输通道，为研究致病性分枝杆菌的物质运输机制和开发新的药物靶点提供了新的线索和思路。