信号蛋白被证明在结核病生物学中起关键作用

根据最近的研究，在导致结核病[TB]的微生物中发现的一组10种信号蛋白在调节细菌的生长，发育和行为方面的作用比以前认为的要大得多。威斯康星大学医学院和西雅图儿童医院的研究人员领导了这项研究。

结核病仍然是一种致命疾病，每年造成1多万人死亡。有治疗结核病的药物，但很难服用。患者通常需要每天吃几片药片，持续数月。此外，基本上无法治疗的多重耐药菌株是一个日益严重的威胁。开发新的治疗方法变得越来越重要。

“我们的研究结果解决了关于生物学的一个基本问题，但由于这些是非常'可成药'的蛋白质，这些发现可能有助于找到可以治疗结核病永久性大流行的药物，”西雅图儿童研究所全球传染病研究中心首席研究员Christoph Grundner说，他是UW医学院儿科副教授， 谁监督了研究项目。

描述研究结果的文章发表在《自然微生物学》杂志上。研究生Andrew Frando和Grundner实验室的博士后Vishant Boradia是该论文的主要作者。

在他们的研究中，Grundner和他的同事研究了一组称为激酶的信号蛋白，这些信号蛋白调节细胞行为。激酶通过将能量丰富的分子(称为磷酸盐)连接到其他蛋白质上来发出信号，以调节蛋白质的活性，这一过程称为磷酸化信号传导。

多年来，生物学家认为细菌主要使用一种类型的激酶系统，称为双组分系统，而真核生物，其组成细胞有细胞核的物种，如植物，真菌和动物，主要使用由激酶组成的更复杂的系统称为Ser / Thr蛋白激酶(STPK)，之所以如此称呼，是因为它们优先磷酸化蛋白质氨基酸丝氨酸和苏氨酸。

然而，近年来，来自基因组测序和其他研究的越来越多的证据表明，细菌具有许多类似于真核生物的SPTK磷酸信号系统。然而，尽管有这些发现，普遍的观点仍然认为它们可能在细菌生物学中发挥了次要作用。

“我们看到的不符合这个概念，”Grundner说。“我们认为这些SPTK所做的比他们得到的要多得多。

为了找到答案，Grundner和他的同事决定研究导致结核病的细菌结核分枝杆菌中的SPTK。这11种蛋白质锚定在细菌的外膜上，在那里它们可以作为传感器来检测细菌周围环境的变化，并在细胞内传递该信息。Grundner说，只有11个SPTK的事实是一个优势，因为这是一个易于研究的数字，但仍然足够大，可以看看它们是否是更复杂的网络的一部分。

为了研究这些激酶的作用，研究人员使用了一种称为质谱的技术来确定哪些蛋白质被哪些激酶磷酸化以及它们在哪里被磷酸化。结果被称为生物体的磷酸化蛋白质组。

他们发现11种STPK对结核分枝杆菌的影响是广泛的。它们磷酸化超过14，000个独特的位点，并引起蛋白质修饰，影响细胞中80%以上的蛋白质。这包括与调节约30%细菌基因的蛋白质机制相互作用。

“我们了解到的是，结核病具有的信号系统 - 可能还有其他细菌具有 - 与我们在真核生物中看到的任何东西一样复杂和相互关联，”Grundner说。“这些STPK的信号容量令人震惊。

Grundner指出，研究结核病的研究人员现在将能够利用对细菌磷酸化蛋白质组的分析来研究细菌如何在宿主中存活，适应宿主的免疫反应或抵抗抗生素。

“如果我们能够确定主要负责的激酶，那么我们将拥有潜在的药物靶点，”他说。