致命的活塞泵细菌4型菌毛如何分泌定植因子

细菌性传染病仍然是全球疾病负担的巨大贡献者，并且随着全球抗生素耐药性的增加，迫切需要针对细菌的新治疗策略。最具破坏性的细菌感染之一是霍乱，它是由霍乱弧菌引起的，自1961年以来一直是第七次持续大流行。现在，由日本大阪大学领导的一个研究小组阐明了一种特定的蛋白质相互作用，这种相互作用具有有望成为霍乱治疗的新靶点。

霍乱的特点是严重腹泻，最严重的情况下可能在数小时内致命。霍乱弧菌感染过程中最重要的步骤之一是细菌通过分泌一种称为TcpF的定殖因子来定殖人类肠道，尽管这种分泌背后的确切机制仍然难以捉摸。现在，在一项即将发表在《科学进展》上的研究中，研究人员使用X射线晶体学、物理化学分析和结构建模来准确揭示霍乱弧菌是如何分泌TcpF的。

“众所周知，毒素共调节菌毛(TCP)是一种4型菌毛系统，在TcpF分泌中起着至关重要的作用，但两者之间的确切相互作用尚不清楚，”该研究的主要作者HiroyaOki说。菌毛是细菌细胞表面的细丝状结构，具有多种功能。霍乱弧菌TCP主要由许多TcpA亚基组成，最初的次要亚基包括附着在菌毛“顶部”的TcpB三聚体以促进其组装。该小组研究了TcpF与TcpA和B的相互作用，并根据结果创建了模型。

“我们观察到TcpF三聚化成花状单元，与菌毛末端的TcpB三聚体结合，”该研究的资深作者ShotaNakamura解释说。“重要的是，我们确定了单独的保守域，这些域对于TcpF与TcpB和TcpF三聚化的结合至关重要，这两者都是霍乱弧菌定植所必需的。

左：运输可溶性定植因子的IV型菌毛系统模型。右图：与定植因子复杂的TCP晶体结构。图片来源：2022Okietal.,ScienceAdvances

在将他们的发现与其他已发表的作品结合起来考虑时，该小组假设了一个分泌模型，其中TCP将结合TcpB的TcpF带出细胞，之后TcpF从菌毛中解离并在人体肠道中自由移动，开始了早期阶段V.霍乱定殖。TCP然后缩回细菌细胞以重复该过程。

鉴于对抗生素的耐药性日益增强，这些阐明感染分子细节的发现对于设计新的抗菌药物可能非常有价值。开发一种选择性抑制TcpF定植因子和TCP分泌系统之间相互作用的抗粘连剂可以为对抗霍乱提供一种新的治疗策略。

文章“霍乱弧菌定植因子的毒素共调节菌毛依赖性分泌的结构基础”将发表在《科学进展》上。