科研进展
2010年3月9日，我所邵峰博士实验室在Proc Natl Acad Sci USA杂志上发表题为“Structural mechanism of host Rab1 activation by the bifunctional Legionella type IV effector SidM/DrrA”的文章。该文章报道了肺炎军团菌中具有GDF和GEF双活性的四型分泌系统效应蛋白SidM和宿主底物G蛋白Rab1的复合物结构并揭示了SidM激活Rab1的独特分子机制。
2010年3月9日，我所邵峰博士实验室在Proc Natl Acad Sci USA杂志上发表题为“Structural mechanism of host Rab1 activation by the bifunctional Legionella type IV effector SidM/DrrA”的文章。该文章报道了肺炎军团菌中具有GDF和GEF双活性的四型分泌系统效应蛋白SidM和宿主底物G蛋白Rab1的复合物结构并揭示了SidM激活Rab1的独特分子机制。
肺炎军团菌（Legionella pneumophila）感染肺泡巨噬细胞最终引发严重的肺炎。肺炎军团菌进入巨噬细胞后，形成一个独特的膜泡并在其中大量繁殖。肺炎军团菌感染一个非常重要的特征是，包含Legionella的膜泡并不象正常的吞噬泡那样最终和溶酶体融合被降解，而这种活性则完全依赖于肺炎军团菌四型分泌系统。事实上，肺炎军团菌通过其四型分泌系统向宿主巨噬细胞中分泌上百个效应蛋白分子，其中许多效应蛋白分子被认为可能作用于宿主的膜泡运输通路。最近的研究发现，肺炎军团菌的一个叫作SidM/DrrA的四型分泌系统效应蛋白具有独特的GDF（GDI displacement factor）和GEF（guanine nucleotide exchange factor）两个活性，这两种活性同时特异性地作用于并激活宿主的Rab1 GTPase，从而对肺炎军团菌招募内质网来源的膜泡起着重要作用。但目前人们对于SidM为什么会具有GDF和GEF双活性及其激活Rab1的机理还没有任何了解。
在这篇文章中，邵峰小组利用X-射线衍射的方法测定了SidM以及SidM/Rab1复合物的三维空间结构。研究结果显示SidM的结构由三个清晰分开的部分组成：N端可能具有未知新功能的独立结构域，中间结合Rab1的Rab1激活结构域（Rab1-activation domain），以及C端的磷脂肌醇结合结构域（phosphatidylinositol 4-phosphate-binding P4M domain）。通过对复合物的结构分析发现，SidM的Rab1激活结构域和Rab1的switch I和II区域有着广泛的接触相互作用，并且Rab1的switch I和II区域在和SidM结合后发生了明显的构象变化。进一步的生物化学功能实验表明，突变了SidM中结合switch I和II区域的位点不仅导致其对Rab1的GEF活性的丧失，同样也会影响其对Rab1/GDI复合物的GDF活性。通过和已知的Rab1-GDP以及Ypt1/GDI复合物(Ypt1为酵母中的Rab1)的结构比较分析，作者找到了Rab1中导致核苷酸（GDP）和GDI离去的关键构象变化。进一步基于结构的生物化学研究揭示了SidM催化的GDP和GDI离去的过程可能是相互偶合的，这个过程很可能是由SidM识别并作用于Rab1的switch I并导致switch I的剧烈构象变化而触动的。
这篇文章不仅揭示了肺炎军团菌的SidM效应蛋白对宿主Rab1的双激活活性的结构机制，同时也丰富和拓宽了人们对病原细菌如何调节宿主的小G蛋白和宿主膜泡运输过程的理解和认识。
