沙眼衣原体SWIB结构域DNA拓扑异构酶I介导DNA松弛的机制及其在感染中的关键作用

这篇研究揭示了沙眼衣原体（C. trachomatis）特有的SWIB结构域DNA拓扑异构酶I（CtTopA）的功能机制。通过生物信息学、遗传学和生化分析，作者证实CtTopA虽与大肠杆菌TopA（EcTopA）活性差异显著，但能互补E. coli topA突变体生长缺陷，并在衣原体感染中期高表达。SWIB结构域的缺失导致病原体在宿主蛋白合成抑制时生长迟缓，提示该域对CtTopA功能及衣原体适应性感染至关重要。

　　

沙眼衣原体SWIB结构域DNA拓扑异构酶I的独特性和功能解析

沙眼衣原体（C. trachomatis）作为最常见的细菌性传播病原体，其基因组编码一种独特的DNA拓扑异构酶I（CtTopA），其C端结构域（CTD）与真核生物SWIB结构域同源。本研究通过多学科手段揭示了这一特殊蛋白的生物学意义。

SWIB结构域为衣原体TopA独有

生物信息学分析显示，CtTopA的N端催化结构域（TOPRIM）与其他细菌TopA保守，但CTD却大相径庭：不同于大肠杆菌EcTopA的锌指和锌带结构，CtTopA的CTD包含一个8.5 kDa的SWIB样结构域。AlphaFold预测其形成独立的三维折叠，与已知TopA结构显著不同。该域仅存在于衣原体科，暗示其可能通过蛋白互作或DNA结合参与病原体特异性适应。

CtTopA的DNA松弛活性与功能互补

体外实验表明，重组CtTopA能松弛负超螺旋DNA，但效率低于EcTopA。剂量和时间梯度实验显示，CtTopA每次反应仅移除少量超螺旋后易从DNA解离，而EcTopA则持续作用直至完全松弛。在E. coli温度敏感株AS17（topA^ts）中，CtTopA可部分恢复42°C下的生长，但效果弱于EcTopA，印证其低过程性。此外，针对SWIB域的特异性抗体仅识别CtTopA，进一步佐证其结构独特性。

SWIB结构域缺失对病原体生长的调控

构建SWIB域缺失突变体（TopAΔC）发现，其在E. coli中仍能基础性互补topA缺陷，但过表达时效率降低。在衣原体感染模型中，TopAΔC过表达导致宿主蛋白合成抑制（环己酰亚胺处理）条件下病原体生长显著减缓，而正常培养基中无影响。免疫印迹证实内源性CtTopA在感染中晚期高表达，且与突变体共存可能竞争性干扰DNA拓扑调控。

生理意义与未来方向

该研究首次阐明SWIB结构域对CtTopA活性的贡献，其可能通过平衡DNA超螺旋密度调控衣原体发育周期基因表达。鉴于衣原体在宿主囊泡内的代谢依赖，SWIB域或协助病原体应对宿主应激（如营养竞争）。后续需解析该域与宿主/病原体因子的互作网络，为靶向TopA的新型抗感染策略提供理论依据。