研究揭示了病原体如何利用关键的细胞过程使细胞中毒

“我们的工作表明，细胞中心的复合物，即ER-高尔基体相互作用区域，如何控制质膜胆固醇，这对于许多细胞功能至关重要，如果不是多细胞生命所必需的话，”GisouvanderGoot教授说在EPFL的生命科学学院。她的小组与EPFL的GiovanniD'Angelo小组合作，发表了一项研究，揭示了病原体如何利用关键的细胞过程使细胞中毒。

由于病原体已经进化到劫持许多宿主的细胞过程，研究宿主-病原体相互作用有助于我们更好地了解基本的生物过程。在这里，科学家们发现细胞中两个关键细胞器内质网和高尔基体之间的相互作用对于控制细胞膜上的脂质至关重要。这两种细胞器在合成新蛋白质及其在细胞内的运输中都发挥着重要作用。

研究人员着手寻找哪些蛋白质对于炭疽杆菌炭疽杆菌的毒素进入细胞很重要。为此，他们筛选了一个包含1500个基因的文库，这些基因通常参与组织细胞的细胞器及其膜。

炭疽毒素由三个亚基组成，一个保护性抗原允许它结合靶细胞上的受体，两个酶亚基，致死因子和水肿因子，它们实际上会对细胞造成损害。

分泌时，保护性抗原与细胞膜上的两个受体结合。然后它被一种酶弗林蛋白酶切割，最后与其他保护性抗原结合形成一个孔。这个孔允许致命和水肿因子进入细胞，在那里它们造成严重破坏。尽管这个过程被很好地规划出来，但我们不知道细胞内的哪些分子促进了它的所有步骤。

从炭疽病到生物学发现

来自筛选基因的数据落在两个基因及其蛋白质上，称为TMED2和TMED10，它们都位于ER-高尔基体接触位点，这是研究来自细胞外部的毒素时非常意外的位置。

当科学家下调TMED2和TMED10的基因时，炭疽毒素失去了形成毛孔的能力。此外，深入分析揭示了基础细胞生物学方面的一些新事物：这两种蛋白质在ER-高尔基体膜接触位点组织大型蛋白质超复合物，这负责胆固醇在两个细胞器之间的转移。如果这种转移不发生，胆固醇就永远不会到达细胞膜，而是储存在脂肪滴中。

“总的来说，这项关于炭疽中毒的研究发现，ER-Golgi界面处的脂质成分重塑完全控制了细胞表面功能性膜纳米结构域的形成，”该研究的作者总结道。