?

分枝桿菌具有非常復雜的包膜結構，從內到外依次為包括細胞質膜、細胞壁（～14nm厚）和莢膜（～35nm厚）。其中，細胞壁由三層共價連接層組成，從內到外依次是：肽聚糖層、阿拉伯半乳聚糖層和糖脂非共價包圍的分枝桿菌酸層。這種細胞壁結構是分枝桿菌特有的，并且整個包膜結構交錯密集，疏水性強，流動性和通透性差，是分枝桿菌抵御外界壓力的天然屏障。由于這種特有的復雜包膜結構，分枝桿菌與外界環(huán)境或宿主之間的物質運輸具有獨特的性質。并且分枝桿菌包膜上的通道可以分泌毒力因子和促進抗生素外排，從而幫助分枝桿菌致病，因此是很好的治療靶標。但分枝桿菌細胞壁和莢膜上的物質運輸通路目前還知之甚少。

近日，以我校微尺度物質科學國家研究中心龔為民教授和加州大學洛杉磯分校（UCLA）的周正洪教授為主的課題組合作在國際著名學術期刊Science Advances在線發(fā)表了題為“Identification and architecture of a putative secretion tube across mycobacterial outer envelope”的研究論文，分別通過X射線晶體學和冷凍電鏡方法測定了結核分枝桿菌中的未知功能蛋白Rv3705c及其在恥垢分枝桿菌中的同源蛋白MSMEG_6251的三維結構，發(fā)現這兩個蛋白均能在體外自組裝為管狀結構。通過一系列分子生物學和生物化學實驗顯示該蛋白在分枝桿菌外膜上發(fā)揮通道作用。因此將該蛋白命名為TiME (Tube-forming proteinin theMycobacterialEnvelope)。

龔為民和周正洪教授的合作研究發(fā)現，TiME以八重對稱方式形成內徑為近60埃的環(huán)狀結構（圖左），兩個單層環(huán)以tail-to-tail的方式形成雙層環(huán)（圖中），再以雙層環(huán)為基本單元重復堆疊為管狀結構（圖右）。恥垢分枝桿菌細胞定位實驗證實TiME蛋白主要分布包膜中，特別是在外膜和莢膜中更為豐富。TiME基因敲除后顯著降低了恥垢分枝桿菌中分子量小于22Kda的蛋白分泌。如果在細胞培養(yǎng)時用去垢劑破壞莢膜和部分細胞壁，則TiME敲除株與野生菌株的蛋白質分泌沒有明顯區(qū)別，表明TiME蛋白主要在外膜中發(fā)揮作用。該研究首次在分枝桿菌莢膜中發(fā)現物質運輸通道，為研究致病性分枝桿菌的物質運輸機制和開發(fā)新的藥物靶點提供了新的線索和思路。

我校微尺度物質科學國家研究中心龔為民教授和加州大學洛杉磯分校（UCLA）的周正洪教授為該文章的共同通訊作者。中國科大博士蔡瀟穎、博士劉磊和碩士邱春紅為該文共同第一作者。研究過程中，中國科大田長麟教授和中國科學院生物物理研究所畢利軍教授給予了協(xié)作與支持。該研究得到了國家自然科學基金委和科技部國家重點研發(fā)計劃的資助。

原文鏈接：https://advances.sciencemag.org/content/7/34/eabg5656

（合肥微尺度物質科學國家研究中心、科研部）