嘌呤能受体PA2072对eATP的感知，用于细胞内c-di-GMP信号传导的别构调节

《Proceedings of the National Academy of Sciences》：eATP sensing by the purinergic receptor PA2072 for allosteric modulation in intracellular c-di-GMP signaling

PA2072受体通过其CHASE4结构域特异性识别并水解eATP，触发单体向二聚体构象变化，抑制c-di-GMP信号通路从而调控生物膜形成。该研究首次阐明细菌中eATP传感与信号转导的分子互作机制，为靶向调控病原菌致病性提供新思路。

　　

重要性

原核生物能够检测并响应细胞外的ATP（eATP），从而启动特定的功能反应。我们的研究发现，在病原菌铜绿假单胞菌中存在一种名为PA2072的受体，其周质中的CHASE4结构域是感知eATP的关键元件。通过对PA2072 CHASE4结构域（包括单体形式及其多种复合形式）进行结构和生化分析，我们发现了一种独特的机制：该机制将eATP的识别与水解过程与CHASE4自身的组装过程紧密关联起来。这种构象变化能够调节细胞内的c-di-GMP信号通路，进而影响生物膜的形成。我们的发现不仅建立了eATP检测与细菌信号通路之间的直接联系，还揭示了通过调控eATP来影响细菌致病性的可能性。

摘要

细胞外ATP（eATP）已成为真核生物和原核生物领域中一种重要的信号分子，它通过激活嘌呤能受体来触发细胞内的信号级联反应，从而调节多种细胞功能。然而，原核生物受体感知和传递eATP的具体结构和分子机制仍大多未知。在本研究中，我们证实铜绿假单胞菌中的PA2072受体能够识别eATP并降低细胞内环状二鸟苷酸（c-di-GMP）的水平。PA2072的周质CHASE4结构域能够特异性地结合并水解eATP，在存在或不存在二价阳离子辅因子的情况下均表现出ATP酶活性。通过对PA2072 CHASE4结构域在单体状态和复合状态下的结构解析，我们发现其活性受到寡聚状态的控制：具有催化活性的单体形式在水解ATP的同时会发生同源二聚化，从而失去ATP酶活性并激活细胞内的磷酸二酯酶活性。这些发现为理解跨界界的eATP信号传导机制以及开发针对性的治疗干预措施提供了新的思路。