食源性病原体空肠弯曲菌的翻译组学图谱揭示小型蛋白质组普查及其生理意义

《Nature Communications》：

编辑推荐：针对细菌小型蛋白质（≤50-100 aa）编码景观注释不足的问题，德国维尔茨堡大学团队通过整合Ribo-seq（核糖体测序）、TIS（翻译起始位点）和TTS（翻译终止位点）分析技术，绘制了空肠弯曲菌的高分辨率翻译组图谱，发现其小型蛋白质组规模扩大两倍，鉴定出氧化酶新组分CioY（34 aa），相关成果发表于《Nature Communications》，为病原体适应机制和毒力研究提供新视角。

　　在微生物学领域，细菌小型蛋白质（≤50-100个氨基酸）长期以来因技术限制被忽视，但其在生理调控和致病性中的关键作用日益凸显。传统基因组注释对重叠基因和短开放阅读框（sORFs）的识别存在盲区，而质谱技术对短肽检测灵敏度不足。空肠弯曲菌（Campylobacter jejuni）作为主要食源性病原体，其小型蛋白质组的系统研究尚属空白。德国维尔茨堡大学领衔的国际团队通过创新性整合多组学技术，揭示了该病原体隐藏的翻译景观。

研究采用三种互补的Ribo-seq方法：常规核糖体分析、Retapamulin介导的TIS定位和Apidaecin诱导的TTS捕获，结合Western blot和质谱验证。样本来源于空肠弯曲菌NCTC11168标准菌株的指数生长期培养物，通过蔗糖密度梯度离心分离单核糖体和双核糖体片段，结合高通量测序与生物信息学分析。

结果部分显示：1）翻译效率分析有效区分编码与非编码区域，验证了54个已注释小型蛋白质的翻译活性，其中35个通过Western blot检测到表达；2）TIS图谱重新注释了28个基因的起始密码子，发现多个前导肽（如LeuL/TrpL）和6个无前导序列mRNA；3）创新性TTS分析揭示了参考基因组中未标注的终止密码子，在相位变异基因（如Cj0170 G- tract）和假基因（如Cj0455c）中鉴定出功能性截短或全长蛋白；4）通过严格筛选发现42个新型sORFs（最短仅4个氨基酸），其中14个经实验验证，包括位于sRNA CJnc110上的CJsORF23/24；5）比较基因组学显示新型小蛋白CioY（原CJsORF3）在ε-变形菌中高度保守，AlphaFold2预测其与CioA的互作模式类似大肠杆菌CydX/CydA，共免疫沉淀实验证实其为CioAB氧化酶的新组分。

讨论指出，该研究建立了原核生物翻译组分析的通用策略：首次将TTS图谱应用于终止密码子系统鉴定，证明相位变异可通过翻译重编程产生功能多样性。CampyBrowse数据库整合了交互式基因组浏览器资源，包含菌株特异性sORFs和翻译特征。发现的CioY扩展了对细菌末端氧化酶复合体的认知，而保守的Cj1255（恶臭酸互变异构酶）暗示代谢适应机制。研究为病原体毒力调控和小蛋白功能研究提供范式，技术框架可推广至其他微生物系统。

该成果的突破性体现在：1）方法学上开发了基于Api的终止密码子捕获技术，克服了短肽检测的技术瓶颈；2）生物学意义上将空肠弯曲菌注释sORFs数量从55个增至97个，修正了关键毒力因子（如鞭毛σ因子FliA）的注释；3）资源建设上提供首个食源性病原体高精度翻译组图谱。未来研究可探索小型蛋白质在宿主-病原体互作中的具体机制，以及相位变异产生的翻译异构体在感染过程中的动态调控。