不可逆蛋白酶水解特异控制病原细菌可逆磷酸化信号转导过程

【作者】 邓超颖； 钱韦；

【机构】 植物基因组学国家重点实验室,中国科学院微生物研究所；

【摘要】 黄单胞菌基因组至少编码7个含有PDZ结构域的蛋白。其中,利用亚蛋白质组学筛选和生物化学方法,证明了其中一个周质空间蛋白酶Prc具有分子伴侣活性,能够直接结合并稳定致病相关二肽基肽酶DppP,对细菌致病过程和被膜胁迫反应进行控制(Deng et al,2014.Mol Plant-Microbe Interactions,27:101~112)。然而,Prc是否具有蛋白水解酶活性,以及其酶切底物仍然是未知的。利用野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)的Prc作为研究对象,进一步发现Prc在黄单胞菌中具有较高的功能保守性,并且其PDZ,PEP和DUF结构域均参与了信号转导的调控过程。对Prc重组蛋白进行酶学分析表明该蛋白具有内肽酶活性,确为蛋白水解酶。在此基础上,利用亲合蛋白质组学(affinity proteomics)方法,筛选得到44个能够与Prc结合的候选底物蛋白。这些蛋白广泛参与了细胞的各种生理生化过程。其中,发现细菌重要受体组氨酸激酶RhkS(暂名)位于周质空间的信号接受区(sensor)与Prc具有直接相互作用(Kd=33.9μM)。Prc不但能够特异性地酶切RhkS sensor,而且显著抑制RhkS的自激酶活性,降低其磷酸化水平,从而影响细菌双组分信号转导系统RhkS-RhkR介导的细胞信号转导过程。遗传上位分析表明,prc是rhkS-rhkR的抑制子,RhkS-RhkR控制prc基因的转录。因此,Prc对RhkS的酶切控制及RhkR对prc转录的调节形成了一个完整的正反馈调控通路(positive regulatory loop)。该通路在细菌胁迫反应的调控过程中具有重要作用。本研究首次在植物病原细菌中鉴定到含有PDZ结构域蛋白酶的酶切底物,并发现不可逆的蛋白水解过程与可逆磷酸化信号转导过程之间存在密切联系,为深入分析蛋白酶-激酶的相互作用提供了新的证据。更多还原