沈锡辉教授在Cell Reports发文揭示细菌六型分泌系统介导的锌离子转运机制

　　近日，我校生命科学学院沈锡辉教授在Cell子刊“Cell Reports”(中科院一区, 影响因子8.28)发表了题为“The type VI secretion system engages a redox-regulated dual functional heme transporter for zinc acquisition” 的论文，揭示了细菌六型分泌系统转运锌离子并参与细菌抗氧胁迫及非接触依赖竞争的新功能。博士后司美茹与王瑶教授为文章共同第一作者，沈锡辉教授为文章通讯作者，参与本项工作的还有张冰（硕士生）、赵超（硕士生）、康译文（硕士生）、白浩男（硕士生）、魏大伟（硕士生）、朱玲芳（博士生）、张磊（副教授）以及加拿大卡尔加里大学Tao G. Dong博士。

　　在病原细菌与宿主的斗争过程中，宿主可通过营养免疫机制限制入侵病原菌获取生长必需的铁、锌、锰等元素，而病原细菌则进化出一系列精细的手段对抗宿主的营养免疫。继近期揭示了细菌六型分泌系统T6SS在细菌获取铁和锰等元素以对抗宿主营养免疫研究之后（Lin et al., Nature Communications, 2017; Si et al., PNAS, 2017; Wang et al., PLoS Pathogens, 2015），沈锡辉教授实验室继续揭示了T6SS在细菌获取锌元素中的功能和作用机制。研究者发现泰国伯克霍尔德氏菌中的T6SS可通过分泌一个Zn2+结合蛋白TseZ转运锌并对抗氧胁迫, 通过GST pulldown从该菌细胞裂解液中筛选到一个与TseZ有特异相互作用的TonB依赖型外膜血红素转运蛋白HmuR。进一步发现，HmuR是一个与氧化还原调控相关的双功能转运蛋白，其在正常生理条件下行使血红素铁转运功能，而在氧胁迫环境下行使Zn2+转运功能，HmuR的底物切换通过响应胞外氧化应激信号导致分子内两个信号感受Cys残基形成分子内二硫键而实现。HmuR作为细菌抗氧化胁迫的第一道防线，不仅保证了细菌对胞外环境变化的快速响应，并且提供了一种精细调控机制使细菌对胞外不同程度的氧化应激信号做出对应等级的反应。基于以上结果研究者首次提出了T6SS协同HmuR的Zn2+主动转运模型（图1），并发现T6SS的Zn2+转运功能参与了非接触依赖性细菌-细菌竞争及对宿主的致病性，提示细菌六型分泌系统可以作为延缓细菌耐药性产生的新型抗菌药物筛选靶标。

　　沈锡辉教授长期从事微生物环境适应机制研究，近5年以通讯作者在Nature Communications （IF=12.124），PNAS （IF=9.661），mBio（IF=6.956），PLoS Pathogens（IF=6.608），Antioxidants & Redox Signaling（IF= 6.337），Environmental Microbiology（IF=5. 395）等国际著名期刊发表SCI论文30余篇。

　　该研究得到国家自然科学基金（31670053, 31370150, 31500087），西北农林科技大学青年英才培养计划（2452015100）及中国博士后科学基金（2016M600820）的资助。

　　 

　　文章链接：

　　http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211124717309294