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Nat Commun | 小蛋白,大影响!脑膜炎球菌ProQ蛋白或可用于寻找抗菌药物新靶点

mBioMan BioMan 2022-07-09


撰文:Xue Min

脑膜炎奈瑟氏球菌(简称:脑膜炎球菌)是一种适应人类的共生物种,是全球流行性脑膜炎败血症的主要原因,严重危害着人类的生命!成人对脑膜炎球菌有较强的免疫力,感染后仅1~2%的表现脑膜炎。儿童免疫力则较弱,感染后发病率较高。6月4日,德国Jörg Vogel教授等发表在在Nature Communication上的文章“The minimal meningococcal ProQ protein has an intrinsic capacity for structure-based global RNA recognition”发现一种大约120个氨基酸的小蛋白ProQ,这是一种RNA结合蛋白,病原体利用它可影响多个细菌基因。ProQ会促进脑膜炎球菌修复受损的DNA及抵抗氧化应激帮助该细菌搞破坏。
众所周知,长期以来仅RBP家族(主要是Csr/Rsm和 Hfq)参与细菌的转录后调控网络,近期在大肠杆菌(Escherichia coli)和 沙门氏菌(Salmonella enterica)中发现的一种新的RBP(RNA binding Protein)—ProQ,或许也参与该网络,至少目前在γ-proteobacteria中是存在的。ProQ可以靶向到特定的sRNAs和mRNAs、影响着运动和发病等的多条通路,但是ProQ的许多重要的生物学功能等目前仍不清楚,因此,研究人员选择了一个已知最小的ProQ家族成员,即脑膜炎球菌ProQ蛋白来打开这些谜团!
Fig.1 变形杆菌ProQ/FinO家族蛋白的大小分布 
于是,研究人员利用 UV CLIP-seq 和全基因组表达谱分析在脑膜炎球菌中绘制ProQ-RNA相互作用图谱,鉴定了脑膜炎球菌中RNA结合蛋白的整个家族,发现了这个帮助该细菌搞破坏的“幕后黑手”ProQ虽然仅仅只是一个120个氨基酸组成的蛋白质,但是它对细菌的基因调控具有极其重要的作用,十分不可思议!作为一种新的RBP,参与着细菌的转录后调控网络,这或可为寻找新的抗菌靶点提供参考!

Fig.2 黏附在人体宿主细胞(绿色)上的脑膜炎球菌(橙色)假彩色扫描电镜图  图片来源:维尔茨堡大学(科学网)

【研究结果】

1.脑膜炎球菌ProQ是一个普遍的RBP
研究人员利用UV CLIP-seq去寻找脑膜炎球菌ProQ的RNA靶标及作用位点,结果发现脑膜炎球菌ProQ具有200mRNA和sRNA的体内targetome,这将是继Hfq之后全球第二个脑膜炎球菌RBP。

Fig.3 CLIP-seq 结果

2.ProQ 增强了mRNAs和sRNAs的稳定性
ProQ和Hfq等RPBs通常通过改变RNA的稳定性来影响其靶点的稳态水平。结果显示ProQ直接影响了脑膜炎球菌mRNAs和sRNAs的稳态水平和稳定性,很大程度上独立于其他主要的脑膜炎球菌RNA伴侣Hfq。ProQ结合在3’UTRs中可能起到稳定mRNA 3’UTR区域的作用,而ProQ结合在5’UTRs、CDS和sRNAs中一般不会影响RNA稳态水平。
Fig.4 ProQ相关mRNA的表达分析
3.ProQ蛋白可帮助脑膜炎球菌在受损时修复DNA
结果表明,ProQ的主要生理作用是保护DNA免受损伤。因为双氧水(通过Fenton反应)和短波紫外光都是DNA损伤剂,通过双氧水的生成诱导氧化应激是专业吞噬细胞的主要抗菌策略,ProQ可促进脑膜炎球菌的细胞内生存侵袭性疾病的先天免疫逃避。但是,一个令人困惑的观察是回补实验结果是不一致的,有时完全失败,这可能需要进一步研究,除了Hfq和ProQ水平,或许还存在其他可变性值。

Fig.5 ProQ是抵抗氧化应激所必需的

原文:

https://www.nature.com/articles/s41467-020-16650-6#Sec2


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