泛素化修飾（ubiquitination）是一種可逆的蛋白質(zhì)翻譯后修飾，可以被多種信號因子調(diào)節(jié)，幾乎參與所有重要的生命過程。線性泛素鏈組裝復合物（LUBAC）由催化亞基HOIP和兩個調(diào)節(jié)亞基HOIL-1L和SHARPIN所組成，是目前已知唯一一個可以催化線性泛素鏈形成的E3泛素連接酶復合物。LUBAC可以被招募到多種信號通路中，并參與調(diào)控上下游信號通路的轉(zhuǎn)導。其中，LUBAC催化產(chǎn)生的線性泛素鏈可以作為支架蛋白招募下游的效應(yīng)蛋白，廣泛地參與NF-κB等多條信號通路，在先天免疫、細胞死亡以及抗入侵病原體的選擇性自噬等過程中發(fā)揮重要作用。福氏志賀氏菌是一種革蘭氏陰性菌，是細菌性志賀氏菌病的主要元兇，每年導致很多病例死亡。為了在感染期間逃避宿主的免疫反應(yīng)，福氏志賀氏菌會分泌兩種高度相似的E3泛素連接酶，IpaH1.4和IpaH2.5，抑制宿主細胞中的LUBAC。然而，IpaH1.4/2.5破壞LUBAC的具體分子機制尚不清楚。
近期，中科院上海有機化學研究所生命有機化學國家重點實驗室的潘李鋒研究組在美國科學院院刊（
PNAS）在線發(fā)表了題為“Mechanistic insights into the subversion of the linear ubiquitin chain assembly complex by the E3 ligase IpaH1.4 of
Shigella flexneri”的研究論文（
https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2116776119）。在該項研究中，其團隊成員綜合運用核磁共振技術(shù)、等溫滴定量熱技術(shù)、快速蛋白液相色譜等生化研究手段發(fā)現(xiàn)IpaH1.4分別通過其LRR結(jié)構(gòu)域特異性識別HOIP的RING1結(jié)構(gòu)域和HOIL-1L的UBL結(jié)構(gòu)域，并首次解析了IpaH1.4 LRR/HOIP RING1復合物、IpaH1.4 LRR/HOIL-1L UBL復合物以及HOIP RING1/UBE2L3復合物的高分辨晶體結(jié)構(gòu)，詳細闡明了IpaH1.4識別HOIP和HOIL-1L的分子機理，同時揭示了IpaH1.4對HOIP的識別可以抑制HOIP與E2的結(jié)合。此外，還證明了IpaH1.4 LRR與HOIP RING1或HOIL-1L UBL的相互作用是HOIP或HOIL-1L在體外泛素化以及IpaH1.4抑制細胞內(nèi)NF-κB激活所必需的?？傊麄兊难芯抗ぷ鞅砻鱅paH1.4會同時采用三種不同的策略來破壞LUBAC的功能，進而抑制宿主細胞NF-κB信號通路的激活和降解入侵病原體的選擇性自噬過程：1）通過介導HOIP的K48型泛素化修飾，促進HOIP的蛋白酶體降解過程；2）通過競爭結(jié)合HOIP的RING1上的E2結(jié)合位點來抑制LUBAC的E3酶活性；3）通過作用于HOIL-1L的UBL結(jié)構(gòu)域介導HOIL-1L的K48型泛素修飾和蛋白酶體降解，并競爭抑制HOIL-1L結(jié)合HOIP的能力，降低LUBAC的穩(wěn)定性。此項研究工作首次從生化和結(jié)構(gòu)角度完整揭示了福氏志賀氏菌的E3效應(yīng)蛋白IpaH1.4/2.5采用多種“伎倆”破壞LUBAC的分子機制，并為未來抗福氏志賀氏菌感染的藥物研發(fā)提供了新的潛在作用靶標。
潘李鋒課題組的劉建平副研究員、博士生王亞茹以及上海交通大學姚玉峰課題組的王丹霓博士為本文的共同第一作者。上述研究工作得到國家自然科學基金委、科技部、中科院和生命有機化學國家重點實驗室的資助。
圖1 福氏志賀氏菌效應(yīng)蛋白IpaH1.4/2.5破壞宿主細胞LUBAC復合物的作用機理
