比较分泌蛋白组学揭示布鲁菌诱导细胞毒性的3个效应分子

布鲁菌是一种革兰氏阴性兼性胞内菌，能够感染上皮细胞、胎盘滋养层细胞、树突状细胞和巨噬细胞等多种细胞，引起世界性的人畜共患布鲁菌病。布鲁菌无经典的毒力因子，其毒力主要表现为其在宿主细胞中的生存和复制能力。布鲁菌脂多糖(LPS)的O 抗原缺失后，其表型由光滑型转变为粗糙型，对宿主细胞的致病性减弱，并诱导感染的巨噬细胞死亡。

研究表明布鲁菌粗糙型突变株ΔrfbE 诱导的感染巨噬细胞死亡与其T4SS 相关。T4SS 是由virB 操纵子编码12 个蛋白组成的蛋白复合体，介导细菌效应分子跨膜转运，其功能包括DNA 结合、DNA 摄取和释放以及转运细菌蛋白至细胞内修饰信号通路等，是布鲁菌胞内存活和建立慢性感染所必需的。近期发表于 《 Journal of Proteomics》的报道，首次采用比较蛋白组学方法对布鲁菌的rfbE 缺失粗糙型菌株 ΔrfbE 以及 rfbE 和 T4SS 双缺失粗糙型菌株ΔrfbEΔVirb123 的分泌蛋白进行了研究，通信作者为中国农业科学院上海兽医研究所于圣青研究员。该研究首先构建了布鲁菌粗糙型缺失株ΔrfbE，以及布鲁菌粗糙型 rfbE 和 T4SS 的双缺失株 ΔrfbE ΔVirb123，在无血清培养基中诱导表达并收集ΔrfbE和 ΔrfbEΔVirb123 菌株的分泌蛋白，采用液相色谱 /串 联质谱法(LC-MS/MS)对 ΔrfbE 和 ΔrfbEΔVirb123的分泌蛋白进行蛋白组学分析，共鉴定出37 种差异分泌蛋白，分别参与细胞过程和代谢过程，分布在细胞和膜中，具有催化活性和结合作用的分子功能，并且与核糖体、Nod 样受体信号通路、双组分系统和细菌分泌有关。该研究发现其中的5 个差异蛋白，即 T4SS VirB10 (BAB2_0059)、OmpW 家族蛋白(BAB1_1579)、细菌胞外可溶性结合蛋白BAB1_0970、未鉴定蛋白 BAB1_1185 和 BAB1_1576在 rfbE 和 T4SS 双缺失株 ΔrfbEΔVirb123 的分泌蛋白中检测不到，推测这些蛋白可能与细胞死亡相关。随后用ΔrfbE 株构建了与上述各个蛋白的双缺失株，检测其对感染巨噬细胞的毒性，结果表明上述5 个蛋白的单个缺失并不能回复ΔrfbE 诱导的细胞死亡。研究还表明其诱导的细胞死亡与T4SS 结构无关。进一步构建光滑型菌株S2308 过表达5 个差异蛋白以及其它分泌蛋白的菌株，感染巨噬细胞后检测LDH 释放和显微镜观察细胞形态，显示T4SS 效应分子 VceC 以及差异蛋白 OmpW 家族蛋白(BAB1_1579)和功能未知蛋白BAB1_1185 与布鲁菌感染诱导的细胞毒性相关。

该研究首次揭示了布鲁菌诱导细胞毒性的3 个效应分子，为粗糙型布鲁菌诱导巨噬细胞死亡以及布鲁菌致病机制和新型疫苗研究提供了新的参考依据。