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上海交大发表《MCP》文章:构建首个结核杆菌STPK蛋白互作网络

生物通 2020-03-25 16:45:48

来自上海交通大学系统生物医学研究院的研究人员利用独有的肺结核分枝杆菌蛋白组芯片构建了首个肺结核分枝杆菌丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(Serine/Threonine Protein Kinase, STPK)蛋白相互作用网络。

这一研究成果公布在6月1日的蛋白质组学专业期刊Molecular &Cellular Proteomics(MCP)上。文章的通讯作者是上海交通大学系统生物医学研究院的陶生策研究员,第一作者为陶生策课题组的博士生吴凡林和硕士生刘殷。陶生策研究员的主要研究方向为蛋白质芯片技术的开发和应用,建立了系列特色蛋白质芯片技术平台,并在其基础上开展了与医学密切相关的系统性研究。


肺结核是全球致死率最高的几种感染性疾病之一,每年有将近150万人死于肺结核感染。肺结核的主要致病菌是肺结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis, Mtb)。由于与HIV的共感染以及结核菌耐药问题的日益严重,结核病仍然是全球公共卫生领域的重大威胁。要应对结核病防控方面的关键问题,必需从基础研究入手。


众所周知,磷酸化在原核生物和真核生物中的信号转导过程中均发挥重要作用。特别是STPK,是真核生物中最主要一类蛋白激酶家族。通常情况下,原核生物,如常规病原菌以及一些被广泛研究的模式生物不含有STPK,其信号转导主要是通过双组份系统来进行。但令人惊讶的是,在Mtb中含有11种STPK。根据它们序列的相似性,Mtb的STPK可被分为五类:第一类包含PknA, PknB和PknL;第二类包含PknD, PknE和PknH;第三类包含PknF, PknI和PknJ;第四类包含Pkn,第五类包含PknK。越来越多的研究发现,STPK在调控多种环境变化、细胞壁的合成、细胞分化以及病原-宿主相互作用中发挥了至关重要的作用。


为了更加系统性的了解STPK在Mtb中发挥的作用,其中最有效的手段即是STPK相互作用蛋白质的发现。尽管到目前为止,已发现了少量与激酶相互作用的蛋白质,但这些已知的相互作用完全不足以从系统层次解释STPK的复杂调控作用。


蛋白质芯片技术作为一种强大的工具已被广泛应用了蛋白相互作用研究中。为了加快对于肺结核以及Mtb的研究,研究人员联合国内多家单位构建了全球第一款Mtb蛋白质组芯片,其上包含4200种以上的蛋白质,覆盖绝大多数的Mtb蛋白质。


在这篇文章中,研究人员采用Mtb蛋白质组芯片进行了全部11种Mtb STPK相互作用蛋白质的系统性发现。他们构建了STPK蛋白相互作用网络,其中包含492种蛋白质以及1,027个相互作用。这是第一张也是目前信息最全的一张关于Mtb STPK-蛋白相互作用的网络图。


研究人员通过生信分析发现,同细胞壁合成相关的蛋白被高度富集。我们进一步的功能研究表明,与细胞壁合成相关酶MurC可被PknG通过相互作用和磷酸化而进行调节。这些结果提示PknG与细胞壁的合成与调控密切相关,是一个潜在的药物靶点。此外,通过研究所构建的STPK蛋白质相互作用网络为结核分枝杆菌的基础研究提供了一个很好的资源,通过进一步的挖掘,将有可能发现更多重要的靶点。


原文标题


The Ser/Thr Protein Kinase Protein-Protein Interaction Map of M. tuberculosis