Chem. Sci. | 蛋白质组学技术研究铋药物杀死幽门螺旋杆菌的作用原理
大家好，
这周分享一篇Chemical Science的文章，通讯作者是香港大学的孙红哲。作者用电感耦合等离子体质谱方法，在幽门螺旋杆菌中的蛋白质组中鉴定到63个铋药作用靶点，影响119个蛋白质的功能，其中60%的蛋白质是具有催化能力的酶。HpDnaK作为新的铋金属药物的作用靶点，调节细菌和宿主细胞的粘着。
铋金属药物作为抗菌药治疗幽门螺旋杆菌已经30年了，但是具体的作用机制还是很模糊。作者设计了一个带有荧光集团的铋金属化合物，通过实验发现，铋金属通过非共价作用在组氨酸以及半胱氨酸残基上，通过UV照射，形成共价结合。铋金属药物结合的蛋白质通过2D胶分离，进行质谱鉴定，发现26个直接结合蛋白质。
作者比较铋药物处理和没有处理的细胞内蛋白质组变化，通过引入iTRAQ进行定量蛋白质组分析。铋金属药物处理幽门罗酸杆菌导致其34个蛋白质明显上调，85个蛋白质明显下调。作者选取6个蛋白质用cellular thermal shif assay进行进一步验证是否铋和他们直接结合，其结果和质谱结果相一致。并且他们检测了其中5个蛋白质的表达量，其结果和iTRAQ质谱法是一致的。
作者对变化的蛋白质组进行GO分析，发现铋药物影响三羧酸循环，镍离子平衡，氧化还原平衡，蛋白质折叠和铁离子平衡。他们选取了其中的氧化还原平衡进行进一步分析，用不同的氧化应激条件进行细菌的培养，正常的细菌是可以自身防御这些氧化应激条件的，可以正常生长。但是加入铋药物以后，细胞死亡增加。同时检测氧化还原酶，发现铋药物可以抑制这些酶的活性。AhpC是细菌内2-Cys peroxiredoxins，作者确定铋药物是结合在AhpC的Cys169并且抑制酶活。
HpDnaK (Hsp70)是第一次被发现的可能是铋药物的作用蛋白质，作者纯化的蛋白质鉴定到HpDnaK半胱氨酸是铋药物的作用靶点。最后作者验证了铋药物抑制HpDnaK的ATP水解酶活性，分子伴侣活性以及和糖脂的亲和能力。糖脂类的亲和能力又是细菌和宿主的主要结合形式，因此铋药物可以抑制细菌和宿主的结合。
文章引用：Wang Y, Hu L, Xu F, et al. Integrative approach for analysis of proteome-wide response to bismuth drugs in Helicobacter pylori[J]. Chemical Science, 2017.
文章链接：http://pubs.rsc.org/is/content/articlehtml/2017/sc/c7sc00766c
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