劉翠華團隊揭示結核分枝桿菌效應蛋白阻斷宿主自噬流的新機制

結核病（Tuberculosis， TB）是由結核分枝桿菌（M。 tuberculosis， Mtb）感染引起的重要的致死性慢性傳染病。

2019年全球約有1000萬新發TB患者，約有140萬人死於TB。

Mtb是一種非常成功的胞內寄生病原菌，能夠利用一系列效應蛋白調控宿主的免疫功能，進而實現其感染、存活、致病和傳播。

中國科學院微生物研究所劉翠華團隊長期致力於Mtb等重要病原菌與宿主互作機制方面的研究，近年來先後在Nature Immunology、NatureCommunication、ProcNatl Acad Sci、EMBO reports、Cellular & Molecular Immunology等雜誌發表系列研究工作，揭示了Mtb效應蛋白與宿主間動態博弈的過程及分子機理，為抗結核治療及新藥研發提供了基於病原-宿主互作介面的新思路和潛在新靶點。

Mtb編碼一系列真核樣激酶家族蛋白，其中真核樣絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶PknG可分泌至宿主細胞內，且與Mtb的胞記憶體活及致病過程密切相關，因而是潛在的抗結核藥物理想靶標。

劉翠華團隊最近報道了PknG可作為一種全新的泛素修飾酶，透過非經典的兩步級聯反應催化宿主底物的泛素化修飾進而促進其透過蛋白酶體降解，最終抑制宿主NF-κB固有免疫訊號通路的啟用並促進Mtb的胞記憶體活過程（EMBO reports， 2021）。

近日，劉翠華團隊進一步揭示了PknG干擾宿主固有免疫應答的又一重要新機制：即PknG透過其不同結構域或其激酶活性作用於宿主自噬過程的多個階段，最終阻斷自噬流並促進病原菌的胞記憶體活。

一方面，Mtb PknG透過其C端結構域競爭性結合絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶AKT的PH（pleckstrin homology）結構域從而抑制AKT的活化並誘導自噬的發生。

另一方面，PknG透過其TPR結構域直接結合小GTP酶RAB14，同時利用其激酶活性催化RAB14的活化蛋白AS160（GTPase-activating proteins， GAP）的磷酸化，從而阻抑RAB14-GTP水解成RAB14-GDP，使RAB14處於持續啟用狀態，進而抑制自噬體與晚期內體及溶酶體的融合，最終阻斷自噬流並抑制自噬介導的病原菌清除過程。

本研究的關鍵創新點和科學意義為：

1）發現了Mtb中首個透過多節點調控宿主自噬流的Mtb效應蛋白PknG，揭示了Mtb寄居於細胞內新“避所”（未成熟自噬體）的免疫逃逸新策略；

2）闡明瞭Mtb 直接結合並抑制宿主AKT的激酶活性進而誘導自噬發生的新機制，增進了對PI3K-AKT-MTOR通路及磷脂醯肌醇在病原-宿主互作介面的關鍵調控作用的認識；

3）鑑定了PknG在宿主細胞內的新型激酶底物AS160，並進一步揭示了其靶向宿主RAB14的雙重調控機制：結合RAB14並阻斷與其結合的GTP水解，磷酸化AS160進而抑制其針對RAB14的GAP活性。

綜上，本研究的創新性成果闡釋了MtbPknG透過多節點調控宿主自噬流的全景圖，提供了抗結核治療的潛在新靶點及精準策略，即促進PknG的C端結構域與AKT互作進而促進自噬的發生，同時透過特異性靶向PknG的激酶活性及PknG-RAB14互作介面從而解除對自噬流的阻斷作用，最終促進異源自噬介導的病原清除作用（圖1）。

圖

1 Mtb PknG

在多節點調控宿主自噬流進而阻斷異源自噬介導的病原菌清除過程的模式圖

相關研究結果已線上發表於國際權威期刊

上，題為

“PknG manipulates host autophagy flux to promote pathogen intracellular survival”

。

劉翠華團隊的博士研究生葛浦浦和碩士研究生雷澤慧為該論文的共同第一作者，中國科學院微生物所的汪靜專案研究員和劉翠華研究員為本文的共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金委、中國科學院戰略性先導科技專項（B類）、國家重點研發計劃專案、國家科技重大專項和中國科學院青年創新促進會人才專案的資助。

文章連結：https：//doi。org/10。1080/15548627。2021。1938912