近日，伟德国际1916备用网址博士研究生以《ArcB orchestrates the quorum sensing system to regulate type III secretion system 1 in Vibrio parahaemolyticus》為題在高水平國際期刊《Gut Microbes》（影響因子12.8）上發表論文，揭示了副溶血弧菌雜合型組氨酸激酶ArcB協調群體感應系統（Quorum sensing, QS）調控其III型分泌系統（Type III secretion system, T3SS）的新機制。論文第一作者為22級海洋生物方向博士生張策，通訊作者為伟德国际1916备用网址生物系教授趙哲。
副溶血弧菌（Vibrio parahaemolyticus）廣泛存在于海洋環境中，是一種常見的危害海洋生物和人類健康的病原菌；不僅給海水養殖業造成巨大的經濟損失，而且人類因食用污染的水産品引起急性腸胃炎、傷口感染和敗血症等，因此對副溶血弧菌毒力機制及其防控研究備受廣泛關注。T3SS是許多革蘭氏陰性病原細菌中保守存在的毒力裝置，病原菌利用T3SS向宿主細胞“注射”效應蛋白，操縱細胞的信号轉導通路，以幫助自身侵染和定殖。T3SS基因的表達受各種環境和宿主因素的影響，也受到群體感應系統QS信号途徑的調控，但具體的分子機制尚不清楚。本研究在副溶血弧菌中發現了一種雜合組氨酸激酶ArcB，與兩種群體感應系統組分LuxQ和LuxO協同作用，調節其T3SS1的表達；在有氧條件下，LuxQ可以直接與ArcB相互作用，并磷酸化ArcB的Hpt結構域；随後ArcB的Hpt結構域磷酸化下遊響應調節因子LuxO而不是ArcA；最終LuxO激活T3SS1基因簇的轉錄和表達，進而影響其細胞毒性。在厭氧條件下，ArcB自身磷酸化并且磷酸化ArcA，而ArcA不參與調節T3SS1的表達。該研究結果不僅揭示了副溶血弧菌響應外界環境調控T3SS1基因表達的分子機制，而且有關在有氧條件下ArcB調控T3SS功能的證據挑戰了長期以往的ArcB僅是嚴格厭氧全局調節因子的認知。
ArcB協調群體感應系統調控副溶血弧菌T3SS1基因表達的分子模型
在低細胞密度和有氧條件下，組氨酸激酶LuxQ感知環境信号，并使用ATP作為磷酸供體将HisKA結構域内的保守組氨酸自磷酸化。然後該磷酸基團被轉移到共價連接的REC結構域中的第二磷酸化位點。随後，磷酸基團被轉移給ArcB C-端Hpt結構域中的組氨酸，後者又将其傳遞給RR LuxO内REC結構域中保守的天冬氨酸。磷酸化的LuxO通過控制ExsACDE操縱子來調節T3SS1的表達。
該研究得到了國家自然科學基金、江蘇省海洋科技創新研究項目、江蘇省農業科技自主創新資金的資助。
相關論文信息：Zhang C, Liu M, Wu Y, Li X, Zhang C, Call DR, Liu M, Zhao Z. ArcB orchestrates the quorum-sensing system to regulate type III secretion system 1 in Vibrio parahaemolyticus. Gut Microbes. 2023 Dec;15(2):2281016.
文章鍊接：https://doi.org/10.1080/19490976.2023.2281016
