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Cell子刊新见解:沙门氏菌如何劫持细胞的胆固醇供应

由EMBL组长纳索斯·泰帕斯领导的一组科学家发现了沙门氏菌生存策略的新细节。研究人员分析了沙门氏菌感染细胞中的蛋白质相互作用,以确定该细菌使用的宿主细胞的不同生物过程。在所谓的效应蛋白的帮助下,沙门氏菌瞄准并修饰细胞蛋白质的机制和途径,在这些机制和途径中,多种蛋白质协同工作,并将其注入宿主细胞。总的来说,已知沙门氏菌会向受感染的细胞释放30多种效应蛋白来劫持营养物质并保护自己。然而,许多这些蛋白质的功能,以及它们与哪些宿主细胞蛋白质相互作用,在很大程度上是未知的。

为了发现这些神秘的蛋白质相互作用,EMBL科学家通过在单个沙门氏菌蛋白上添加识别标签,对32个沙门氏菌菌株进行基因工程——在每个菌株中指定一个蛋白质。识别标签就像科学家在实验中可以抓住的把手。这种直接在宿主体内修饰效应蛋白的方法是一个突破。它使研究人员能够在细菌蛋白质分泌到受感染细胞后捕获它们,并将它们与与它们结合的任何宿主细胞蛋白质一起拉出。这些相互作用的蛋白质然后用一种叫做质谱的技术来鉴定。

“与以前的实验策略相比,新方法有很多好处。特别是,它正是整个宿主-病原体蛋白质相互作用组细胞感染病原体存活,类似于发生在许多生物在沙门氏菌感染,”乔尔Selkrig说科学家Typas组和两个该研究的主要作者之一。

通过他们的新方法,EMBL科学家发现了421种之前未知的沙门氏菌蛋白和宿主细胞蛋白之间的相互作用,以及25种之前已经描述过的相互作用。

“我们发现多个沙门氏菌效应子与宿主细胞用来运输胆固醇的几种蛋白质发生物理作用。这样一来,胆固醇的贩运就可以被劫持以达到沙门氏菌自身的目的,”philip Walch说,他最近在海德堡EMBL完成了博士学位,与Joel共同担任该研究的第一作者。

胆固醇是包围我们细胞及其结构的生物膜的重要组成部分。沙门氏菌利用胆固醇来改变包围它的膜囊的组成,可能使膜更加坚硬,并加强将沙门氏菌从宿主细胞的细胞质中分离出来的细胞检测和防御系统的屏障。

科学家们还发现了另外两种生存策略的新线索。这些策略之一是重塑细胞内用于运输物质的蛋白质纤维网络。另一种策略是干扰宿主细胞蛋白的功能,该蛋白介导细胞膜之间的接触,以促进脂质和小分子的交换。这两种策略都可以帮助沙门氏菌加强其保护膜,避免被宿主细胞的防御系统检测。

在最近的研究结果之前,Typas团队在2020年发表了一项研究,研究人员描述了沙门氏菌感染如何导致炎症形式的细胞死亡。目前的研究涉及了来自英国伦敦帝国理工学院的科学家和同事;德国Braunschweig的Helmholtz感染研究中心;以及位于美国蒙大拿州汉密尔顿的落基山实验室——该实验室是国家过敏和传染病研究所的一部分。


Journal Reference:

Philipp Walch, Joel Selkrig, Leigh A. Knodler, Mandy Rettel, Frank Stein, Keith Fernandez, Cristina Viéitez, Clément M. Potel, Karoline Scholzen, Matthias Geyer, Klemens Rottner, Olivia Steele-Mortimer, Mikhail M. Savitski, David W. Holden, Athanasios Typas. Global mapping of Salmonella enterica-host protein-protein interactions during infection. Cell Host & Microbe, 2021; DOI: 10.1016/j.chom.2021.06.004


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