近日，EON体育4平台🏥、微生物代謝國家重點實驗室董濤團隊發現了一種可殺傷多種病原細菌和真菌的VI型蛋白分泌系統（T6SS）🚶🏻‍♀️。相關研究成果以“Delivery of an Rhs-family nuclease effector reveals direct penetration of the gram-positive cell envelope by a type VI secretion system in Acidovorax citrulli”為題發表於由中國科EON4微生物研究所和中國微生物學會共同主辦的微生物學綜合性英文期刊mLife。EON体育4平台博士生裴同同為第一作者🩲，董濤研究員為通訊作者🏂🏿。本文是董濤團隊繼續深入探究病原細菌之間相互作用而取得的新發現，首次揭示了T6SS能穿透革蘭氏陽性菌實現深入其細胞質的蛋白遞送，拓寬了領域內對T6SS功能和作用範圍的認識，對開發抑製耐藥病原菌的新手段有重要意義。

圖1🦻🏿：細菌細胞壁的結構示意圖(1);

PG：細胞壁；PM：內膜；OM💆🏼‍♀️：外膜

細菌與環境中其他細菌、真菌或真核宿主之間的相互作用，對於其在復雜生境中的存活，乃至整個菌群的功能都至關重要👩🏿‍🦱。而細菌VI型蛋白分泌系統（T6SS）在這個過程中發揮了不可替代的作用👨🏿‍💼。T6SS是一種廣泛存在於革蘭氏陰性細菌中的針狀武器，具有內外雙管結構👫🏼，並且通過外管的收縮，可在2毫秒內將內管及其結合的效應蛋白彈射至細胞外。這個過程釋放的能量相當於1000個ATP分子的水解能🛄，其作用力已被證實可以直接穿透革蘭氏陰性細菌及真菌的細胞膜和細胞壁。然而🦵🏻，由於革蘭氏陽性細菌的細胞壁的成分和厚度與革蘭氏陰性細菌有很大不同，T6SS能否穿透革蘭氏陽性細菌的細胞壁以實現深入細胞質的蛋白運輸是領域內一直沒有解決的問題。

圖2：效應蛋白RhsB的酶學活性🌚、自剪切特性和分泌途徑。(A) rhsB的基因簇🤸🏻🧤。(B) RhsB具有降解DNA的活性。(C) D1484A和D280A突變能夠抑製RhsB的自我剪切。(D) 敲除RhsB載運蛋白或伴侶蛋白基因減弱了AAC00-1對革蘭氏陽性菌的殺傷能力。

本研究發現西瓜嗜酸菌Acidovorax citrulli AAC00-1能夠利用其T6SS有效殺傷多種微生物📰🧑‍⚖️，包括革蘭氏陽性細菌和真菌😝。為了探究效應蛋白在其中發揮的功能👩🏼‍🚀，作者構建了效應蛋白突變體庫，並檢測了各個突變體的T6SS活性😮‍💨🤦🏼。實驗表明兩個Rhs家族效應蛋白RhsB和RhsE的失活突變體在攻擊革蘭氏陰性和陽性細菌上都表現出減弱的殺菌能力。作者對效應蛋白RhsB及其所在基因簇進行了進一步的探究。利用生化和遺傳突變實驗🟡，作者發現了RhsB的免疫蛋白RimB1和RimB2👨‍👩‍👧‍👧，鑒定了RhsB的核酸酶活性及剪切特性🫠，並解析了RhsB的分泌途徑💂🏽‍♂️。通過使用植物侵染模型🦼，本研究還發現AAC00-1在植物宿主環境中仍然具有T6SS活性，能夠有效清除環境中的其他競爭細菌。

圖3： T6SS在植物宿主環境具備殺菌活性;

AC：西瓜嗜酸菌AAC00-1👩🏿‍🏫；CW：細胞壁；IM🚥➛：內膜；OM：外膜

在過去的研究中，領域內往往聚焦於人類病原菌中T6SS功能的研究，並發現不同來源的T6SS針對其它細菌和真菌展現出了不同的殺傷作用。相比之下，有關植物病原菌的T6SS功能研究較少⚀。然而🚨，本研究顯示植物病原菌的T6SS在消殺多種細菌和真菌中似乎具有更全能的優勢，在抑製多重耐藥菌和生物防治等方面有重大的應用潛力。後續的研究將繼續聚焦於T6SS如何穿透不同類型的細胞屏障，並挖掘協助T6SS發揮毒性作用的潛在輔因子👼🏽💇🏽，以實現對T6SS的工具化改造。

該研究獲國家重點研發計劃（2020YFA0907200）和國家自然科學基金委(31770082，32030001)等多個項目的支持。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/mlf2.12007