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附屬瑞金醫(yī)院蒙國宇課題組eLife雜志發(fā)表生物被膜形成機制研究 | |||||||||
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11月10日，國際知名期刊eLife雜志在線發(fā)表了上海交通大學醫(yī)學院附屬瑞金醫(yī)院、上海市血液學研究所、醫(yī)學基因組學國家重點實驗室蒙國宇團隊的最新生物被膜研究論文“Structural basis of host recognition and biofilm formation by Salmonella Saf pili”。論文報道了沙門氏菌非典型菌毛Saf介導生物被膜形成的機制。
細菌生物被膜是菌體為適應環(huán)境，粘附于物體或者人體組織表面，通過分泌大量的多糖、蛋白質和核酸等胞外基質將自身包裹在其中而形成的聚集膜樣物。生物被膜與人類健康緊密相關，比如導致牙菌斑的形成以及植入式醫(yī)療器械的感染。相比較于單個的浮游細菌，生物被膜的形成會對抗生素和宿主免疫系統(tǒng)產(chǎn)生更強的抵抗，使感染慢性化和反復化，導致嚴重的臨床問題。因此，生物被膜形成機理一直是國內(nèi)外學者研究的重點領域。
蒙國宇團隊長期致力于血液病和病原菌感染結構生物學研究。在生物被膜研究中，該團隊在頂級期刊（The EMBO Journal, 2011）首次提出病原菌毒力蛋白Hap粘附素介導細胞間聚合，導致微小菌落及生物被膜形成的模型。
在eLife的報道中，該研究聚焦到隱藏在我們身邊的“殺手”沙門氏菌，該菌是導致大規(guī)模食物中毒的罪魁禍首。研究主角Saf菌毛特異性表達于大多數(shù)臨床致病的沙門氏菌表面，由一個頂端SafD亞基連接多個SafA亞基組成。研究發(fā)現(xiàn)，Saf菌毛具有多粘附（poly-adhesive activity）和自聚(self-associating activity)能力。為理解Saf菌毛作用機制，研究人員通過結構生物學手段，獲得單個SafD以及三個連續(xù)亞基SafDAA的高分辨率蛋白結構。通過分析SafDAA蛋白晶胞結構，大膽提出Saf菌毛可以通過首尾相連“握手式”寡聚（oligomerization）來介導生物被膜形成的假說模型。研究人員利用生物物理學手段（SAXS,SEC-MALS）和細胞功能實驗，多角度印證了這一模型。該研究結合之前EMBO J上的發(fā)現(xiàn)，證明細菌通過胞間粘附分子寡聚促進生物被膜形成是一種普遍現(xiàn)象。研究人員還發(fā)現(xiàn)鏈接菌毛各個亞基間的脯氨酸（Pro20）通過其特異的順-反式轉換來改變蛋白的構象，從而影響生物被膜的形成。值得一提的是，脯氨酸在其他類型菌毛亞基間鏈接（Linker）中高度保守。
這項基礎研究工作具有潛在的應用價值。一是為沙門氏菌防治（如疫苗和抗體研制）提供精細的靶點蛋白結構視野。二是文章對生物被膜形成機理的闡述，為當今全球抗生素耐藥加劇問題的解決，提供了一條抑制細菌寡聚（不以殺死細菌為目的）的嶄新思路。
蒙國宇課題組的博士生曾龍輝、碩士生張麗和博士后王鵬然為文章的并列第一作者。蒙國宇教授為論文通訊作者。該研究獲得國家自然科學基金、上海市科委教委基金等項目以及上海同步輻射光源的支持！
文章鏈接：
Longhui Zeng, Li Zhang, Pengran Wang, Guoyu Meng. Structural basis of host recognition and biofilm formation by Salmonella Saf pili. eLife. 2017. DOI: 10.7554/eLife.28619.
https://elifesciences.org/articles/28619#listing
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