福氏志贺菌通过蛋白ADP-核糖氧烷化逃逸septin介导的细胞自主免疫

Shigella flexneri evades septin-mediated cell-autonomous immunity via protein ADP-riboxanation.

作者信息Zhiheng Tang, Wei Xian, Gizem Özbaykal Güler, Hanyu Zhang, Ying Wang, Naizheng Zhan, Huwei Liu, Fuping You, Qinghua Zou, Serge Mostowy, Xiaoyun Liu
PMID41593083
发布时间2026-01-27
DOI10.1038/s41467-026-68425-0

实验完整度

包含多个独立证据层级:体外生化实验(重组蛋白、质谱)、细胞感染模型(HeLa、293T)及细菌突变株功能验证。

主要模型

HeLa细胞感染模型 293T细胞 福氏志贺菌突变株

重点核对

OspC3催化SEPT9 Arg561 ADP-核糖氧烷化 SEPT9 Arg561突变体对septin笼组装的影响 ospC和ospG基因敲除对septin笼组装和细菌传播的影响 ADP-核糖氧烷化对septin八聚体稳定性的影响

摘要

细胞自主免疫代表了存在于免疫细胞和非免疫细胞中的进化保守的防御机制。其中一种机制由细胞骨架蛋白septin介导,可将胞质细菌病原体包裹在笼状结构中。为了促进感染,福氏志贺菌通过III型分泌系统直接将效应蛋白递送至宿主细胞。在此,我们证明OspC效应蛋白使福氏志贺菌能够逃逸septin笼的包埋。机制上,OspC催化SEPT9在Arg561位点的ADP-核糖氧烷化,该位点对稳定septin异源寡聚体至关重要。值得注意的是,Arg561的ADP-核糖氧烷化损害septin聚合,从而阻碍高阶结构(包括丝状和笼状结构)的组装。此外,我们提供的证据表明,OspC效应蛋白与OspG协同作用,通过两种不同的翻译后修饰拮抗septin笼包埋,从而促进细胞间传播和胞内复制。总的来说,我们的工作揭示了细菌病原体逃逸septin介导的细胞自主免疫的精妙策略,并为治疗干预提供了途径。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
福氏志贺菌如何通过OspC效应蛋白逃逸septin介导的细胞自主免疫?
核心机制
OspC效应蛋白催化SEPT9 Arg561的ADP-核糖氧烷化,破坏NC-界面的盐桥,导致septin八聚体解聚,抑制septin笼组装。
主要证据
体外生化实验证明OspC3直接修饰SEPT9 Arg561;感染实验显示OspC缺失菌株增加septin笼组装;质谱和突变分析确定关键修饰位点。
研究意义
揭示细菌病原体通过ADP-核糖氧烷化直接攻击septin介导的细胞自主免疫的机制,为治疗干预提供潜在靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

鉴定OspC靶标

鉴定OspC效应蛋白在宿主细胞中的底物

使用ADP-核糖基组学分析,结合免疫印迹验证septin蛋白是否被ADP-核糖氧烷化修饰。

2

定位SEPT9修饰位点

确定OspC3对SEPT9的关键修饰位点

通过质谱鉴定SEPT9的ADP-核糖氧烷化位点,并通过突变分析验证其重要性。

3

验证体外直接修饰

验证OspC3是否直接催化SEPT9的ADP-核糖氧烷化

利用大肠杆菌共表达和体外酶活实验,确认OspC3对SEPT9的直接修饰。

4

感染中的修饰验证

验证在细菌感染过程中SEPT9是否被OspC修饰

使用HeLa细胞感染福氏志贺菌,检测内源性和外源性SEPT9的修饰情况。

5

评估对septin复合物稳定性的影响

检验ADP-核糖氧烷化对septin八聚体稳定性的影响

通过免疫共沉淀、质谱和体外下拉实验分析修饰对septin亚基相互作用的影响。

6

功能验证对septin笼组装和细菌传播的影响

验证SEPT9修饰对septin笼组装和细菌致病性的影响

通过细胞感染和显微镜观察septin笼组装,并利用斑块形成和胞内复制实验评估细菌传播。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
杜氏改良Eagle培养基----
胎牛血清TRANSFS301-02
聚乙烯亚胺PolySciences--
jetPRIME转染试剂Polyplus-transfection--
抗FLAG M2亲和珠Sigma-AldrichA2220
FLAG肽MedChemExpressHY-P0319A
抗聚/单ADP核糖抗体Cell Signaling Technology83732
抗GFP抗体Proteintech66002-1-Ig
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
抗β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology4967
抗FLAG抗体Zen BioscienceR24091
抗FLAG抗体Beyotime BiotechnologyAF519
抗HA抗体Invitrogen26183
抗GST抗体Zen Bioscience390028
抗His抗体CWBIOCW0286M
抗S-tag抗体Sino Biological101290-T38
抗SEPT2抗体Proteintech11397-1-AP
抗SEPT6抗体Santa Cruzsc-514781
抗SEPT7抗体Proteintech13818-1-AP
抗SEPT9抗体Atlas AntibodiesHPA042564
抗Strep-Tag II抗体AbmartM40014S
HRP标记的抗小鼠IgGJackson ImmunoResearch Laboratories115-035-003
HRP标记的抗兔IgGJackson ImmunoResearch Laboratories111-035-003
Alexa Fluor 488标记的抗小鼠IgGJackson ImmunoResearch Laboratories115-545-003
花青素3标记的抗兔IgGJackson ImmunoResearch Laboratories111-165-003
Alexa Fluor 647标记的抗小鼠IgGBeyotime BiotechnologyA0473
谷胱甘肽树脂Sangon BiotechC600031
HisTrap HP亲和层析GE Healthcare Life Sciences--
HiTrap脱盐层析GE Healthcare Life Sciences--
AminoLink偶联树脂Thermo Fisher Scientific--
抗荧光淬灭封片剂Beyotime BiotechnologyP0126
尼康Ti系列显微镜Nikon--
徕卡TCS SP8 STED显微镜Leica--
徕卡STELLARIS 8显微镜Leica--
LTQ Orbitrap Velos质谱仪Thermo Scientific--
EASY-nLC纳升液相色谱Thermo Scientific--
Xtimate C18硅胶颗粒Welch Materials Inc.--
MascotMatrix Science2.3.02
MaxQuant--1.5.5.1
GraphPad Prism 9.4----
ImageJ v1.48----
RStudio----
Cytoscape--3.10.3
LFQ-Analyst----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞感染
感染复数(MOI)、感染时间、细胞类型
阅读提示:方法部分“Bacterial infection of host cells”
免疫沉淀
细胞数量、裂解缓冲液、抗体偶联树脂
阅读提示:方法部分“Cell culture, transfection and immunoprecipitation”
质谱分析
质谱仪型号、色谱条件、分析软件和参数
阅读提示:方法部分“Mass spectrometry analyses”
体外酶活实验
蛋白浓度、反应缓冲液、CaM和NAD+浓度
阅读提示:方法部分“In vitro ADP-riboxanation reactions”
septin笼组装评估
感染时间、MOI、固定和染色步骤
阅读提示:方法部分“Immunofluorescence and microscopy”