西北农林科技大学沈锡辉/福建师范大学欧阳松应发现具有毒素和转录因子双重作用的分泌效应子

细菌已经进化出多种分泌系统，用于将效应蛋白传递到邻近细胞的细胞质中，但许多这些效应器的作用仍然未知。

2022年12月16日，西北农林科技大学沈锡辉和福建师范大学欧阳松应共同通讯在Nature Communications 发表题为“A secreted effector with a dual role as a toxin and as a transcriptional factor”的研究论文，该研究表明假结核耶尔森菌分泌一种效应物CccR，它既可以作为毒素，也可以作为转录因子。效应器由VI型分泌系统（T6SS）分泌，可以通过细胞间接触和接触无关的方式进入附近相同物种和其他物种（如大肠杆菌）的细胞。

CccR包含一个N端FIC结构域和一个C端DNA结合结构域。在假结核杆菌细胞中，CccR通过其DNA结合结构域与cccR启动子结合来抑制其自身的表达，并通过不明确的机制影响其他基因的表达。在大肠杆菌细胞中，CccR的FIC结构域AMP化细胞分裂蛋白FtsZ，诱导细胞丝化和生长停滞。因此，研究结果表明，CccR具有双重作用，调节同一物种相邻细胞中的基因表达，并抑制竞争对手的生长。

另外，2022年11月10日，中国科学院昆明动物研究所郑永唐、福建师范大学欧阳松应及复旦大学姜世勃共同通讯在Cell Research（IF=46）在线发表题为“A variant-proof SARS-CoV-2 vaccine targeting HR1 domain in S2 subunit of spike protein”的研究论文，该研究开发了一种以刺突蛋白S2亚基的HR1结构域为靶点的抗变异SARS-CoV-2疫苗。该研究表明，HR121是一种很有希望的抗变异SARS-CoV-2疫苗的候选疫苗，它在S2亚基中有一个新的保守靶点，可用于对抗当前和未来的SARS-CoV-2变异（点击阅读）。

2022年11月5日，西北农林科技大学张磊、沈锡辉和福建师范大学欧阳松应共同通讯在Nature Communications 发表题为“Autoinducer-2 and bile salts induce c-di-GMP synthesis to repress the T3SS via a T3SS chaperone”的研究论文，该研究结果支持一种模型，在该模型中，细菌感知种群密度的变化和宿主衍生的线索来调节c-di-GMP合成，从而通过c-di-GMP响应的T3SS伴侣调节T3SS的活性（点击阅读）。

2022年11月2日，福建师范大学欧阳松应团队在Nucleic Acids Research（IF=19）在线发表题为“Structural insights into target DNA recognition and cleavage by the CRISPR-Cas12c1 system”的研究论文，该研究通过CRISPR-Cas12c1系统进行了对靶DNA识别和切割的结构研究。该研究的发现为将CRISPR-Cas12c1系统开发成高效、高保真的基因组编辑工具提供了有价值的信息（点击阅读）。

化学通讯对于协调多细胞和单细胞物种的活动和行为至关重要。所有化学通讯都需要信号分子及其同源受体将细胞间信息转化为细胞内反应。信号的化学性质多种多样，包括脂质、肽、蛋白质和多糖。受体要么是细胞表面跨膜受体，与不穿透细胞的信号结合以激活下游细胞内信号级联反应，要么是细胞内配体调节的转录因子，可感知能够穿透细胞以控制基因表达的化学信号。

在细菌中，表征最好的化学通讯过程是群体感应，它涉及称为自诱导剂的小信号分子的释放和响应。尽管细菌已经进化出至少七种类型的蛋白质分泌系统（T1SS-T7SS），用于将细胞内产生的蛋白质递送到细胞外环境中或邻近真核或原核细胞的细胞质中，这些分泌蛋白在信号转导中的作用在很大程度上仍然未知。T6SS是一种定义明确的细菌武器，用于将毒性效应物注射到邻近的竞争细胞中，并用免疫蛋白保护亲属细胞。

虽然T6SS传统上被认为是微生物宿主和微生物种间竞争的接触依赖性细菌武器，也有接触性、受体依赖性 T6SS 杀伤途径的报道，从而允许远距离 T6SS 攻击。有趣的是，在细菌群体中，大量产生的毒素很可能被输送到“自身”细胞而不是竞争对手细胞，这似乎是毒素的浪费。解释这种现象的一个假设是，这些自我交换的毒素执行细菌间信号功能以促进合作行为。

广泛的FIC（由cAMP诱导的丝状）蛋白的特征在于存在保守的九个残基特征基序HXFX（D / E）GNGRXXR，称为FIC。FIC蛋白通过催化翻译后修饰（PTM），包括AMP化，调节从细菌到人类的各种分子过程、磷酸胆碱化和磷酸化。FIC的PTM活性最初是在一些致病菌的T3SS或T4SS分泌系统传递的效应蛋白中发现的，以操纵宿主细胞过程。后来，在细菌毒素-抗毒素模块的毒素成分中也发现了PTM活性和FICD/HYPE在调节未折叠蛋白质反应的真核细胞中。

在这项研究中，研究者鉴定了一种T6SS分泌的双功能FIC蛋白（以下简称CccR），该蛋白通过非自身细胞中细胞分裂蛋白FtsZ的AMP化介导种间细菌竞争，并通过在周围亲属细胞中充当转录调节剂来介导细胞间通讯。

CccR在细菌竞争和细胞间通讯中的双重作用的拟议模型（图源自Nature Communications ）

总之，研究结果揭示了一种以前未描述的细胞间通讯单分子机制，并强调了T6SS在细胞信号传导中的作用，超出了微生物群落中众所周知的竞争功能。含有HTH结构域的FIC蛋白广泛分布在细菌中，这表明这种单分子机制可能代表了细菌中细胞间通讯的常见策略。

参考消息：

https://doi.org/10.1038/s41467-022-35522-9

转自：“iNature”微信公众号

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