志贺氏菌效应蛋白 IpaH1.4 “劫持” 宿主免疫防线：颠覆 RNF213 助力细菌侵袭的分子机制

《Nature Communications》：Shigella effector IpaH1.4 subverts host E3 ligase RNF213 to evade antibacterial immunity

为探究志贺氏菌（Shigella flexneri）逃避宿主抗菌免疫的策略，研究人员开展了关于其效应蛋白 IpaH1.4 与宿主 E3 连接酶 RNF213 相互作用的研究。结果发现 IpaH1.4 可靶向 RNF213 并介导其降解，促进细菌增殖。该研究为对抗志贺氏菌感染提供新方向。

　　在人体与细菌的这场无形战争中，免疫系统就是我们的 “防御部队”，而泛素化（一种在哺乳动物中重要的蛋白质翻译后修饰，涉及泛素与特定靶底物的共价结合）则是其中一种强大的 “武器”。它在调控病原体 - 宿主细胞相互作用中起着至关重要的作用，不仅能标记入侵病原体，引导其进行自噬降解，还参与激活先天免疫途径，限制病原体的增殖。

RNF213 作为一种巨型多功能 E3 连接酶（可催化底物蛋白质泛素化的酶），在抗菌免疫中扮演着关键角色，它能直接介导细菌脂多糖（LPS）的泛素化，触发下游抗菌选择性自噬和细胞自主免疫。然而，像志贺氏菌这种含有 LPS 的致病细菌，在长期的进化过程中，学会了各种逃避宿主免疫防御的 “狡猾手段”。目前，志贺氏菌究竟如何规避 RNF213 介导的抗菌免疫，这一关键问题仍未完全明晰。为了解开这个谜团，中国科学院上海有机化学研究所等机构的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Nature Communications》杂志上。

研究人员运用了多种技术方法来开展这项研究。其中，蛋白质纯化及相互作用分析技术用于鉴定 IpaH1.4 与 RNF213 的相互作用；结构生物学技术，如冷冻电镜（cryo - EM）和 X 射线晶体学，用于解析蛋白质结构；细胞生物学技术，包括构建细胞模型、进行细胞感染实验等，来探究蛋白在细胞内的功能。

研究结果如下：

1. RNF213 是 IpaH1.4 的宿主靶向蛋白：研究人员通过生化亲和纯化结合质谱分析，发现 IpaH1.4 能与 RNF213 结合。随后的 GST pull - down、免疫共沉淀（Co - IP）等实验进一步证实，IpaH1.4 可直接与 RNF213 相互作用。
2. IpaH1.4 介导 RNF213 的蛋白酶体降解：体外泛素化实验表明，IpaH1.4 能在 ATP、E1 酶（UBA1）、E2 酶（UBE2D1）的参与下，直接催化 RNF213 的泛素化，且主要为 K48 连接的泛素化，这会导致 RNF213 通过蛋白酶体途径降解。细胞实验也证实，IpaH1.4 能降低细胞内 RNF213 的蛋白水平。
3. 人 RNF213 的冷冻电镜结构：研究人员解析了人 RNF213 的冷冻电镜结构，其包含多个结构域，整体呈紧凑的锯齿状构象。RNF213 的 E3 模块由六个亚结构域组成，与其他模块存在直接接触。
4. IpaH1.4 通过 LRR 结构域识别 RNF213 的 RING 结构域：通过冷冻电镜和生化实验发现，IpaH1.4 的 LRR 结构域可直接与 RNF213 的 RING 结构域结合。X 射线晶体学解析的复合物结构进一步揭示，二者的结合是通过疏水作用和极性相互作用实现的，定点突变实验验证了这些关键相互作用位点。
5. IpaH1.4 对 RNF213 的细胞内靶向分析：构建特定细胞系实验表明，IpaH1.4 对 RNF213 的靶向依赖于二者的特异性相互作用，突变关键结合位点会影响 IpaH1.4 在细胞内对 RNF213 的靶向。
6. IpaH1.4 靶向 RNF213 促进志贺氏菌侵袭：感染实验显示，RNF213 能抑制志贺氏菌的感染，而 IpaH1.4 可通过靶向 RNF213 促进志贺氏菌在宿主细胞内的增殖。

在讨论部分，研究人员指出，他们的研究揭示了志贺氏菌效应蛋白 IpaH1.4 通过靶向 RNF213 逃避宿主免疫防御的分子机制。IpaH1.4 与 RNF213 的结合亲和力高于与其他相关蛋白，使得 RNF213 更易被其靶向。此外，IpaH1.4 可能还通过抑制 RNF213 的 E3 连接酶活性来影响宿主免疫。虽然 IpaH1.4 不能普遍靶向含 RING 结构域的 E3 连接酶，但它对 RNF213 等关键免疫因子的靶向作用，为开发干预措施增强宿主对志贺氏菌及相关病原体的免疫力提供了有前景的靶点。同时，研究还发现 IpaH1.4 与 RNF213 的结合在不同哺乳动物中可能是一种普遍机制，这也为进一步研究不同物种对志贺氏菌感染的耐受性差异提供了线索。总之，该研究成果为深入理解宿主 - 病原体相互作用以及开发新型抗菌策略提供了重要的理论依据。