圖 1. Mtb PtpA 可進入宿主細胞核內(nèi)

圖 2. 宿主細胞核內(nèi)的 Mtb PtpA 抑制固有免疫功能并促進腫瘤細胞增殖的機制示意圖

由結(jié)核分枝桿菌（Mycobacterium tuberculosis, Mtb）引起的結(jié)核病是一種古老的慢性傳染病，并且至今仍是全球死亡人數(shù)最多的單一傳染病。據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）報道：2015 年全球有 1040 萬新發(fā)結(jié)核病患者，有 180 萬人死于結(jié)核病。Mtb 是一種胞內(nèi)病原菌，可分泌多種效應(yīng)蛋白至宿主細胞中，進而干擾細胞信號通路和生物學(xué)功能，最終促進病原菌在宿主細胞中的存活并導(dǎo)致宿主細胞病變。中國科學(xué)院微生物研究所劉翠華課題組長期致力于研究 Mtb 等重要病原菌與宿主相互作用的分子機制，近年來先后在 Nature Immunology, The Journal of Immunology 等雜志發(fā)表系列研究工作，發(fā)現(xiàn)了 Mtb 通過分泌一系列效應(yīng)蛋白調(diào)控宿主細胞功能進而逃逸宿主固有免疫清除的新機制，并揭示了病原菌與宿主間相互博弈的動態(tài)過程及分子機制，為抗結(jié)核藥物研發(fā)提供了新思路和特異靶點。

近年來，越來越多的研究表明病原微生物（包括多種病毒和細菌等）感染引起的慢性炎癥可增加腫瘤發(fā)生發(fā)展的危險性，有關(guān)感染相關(guān)的慢性炎癥誘發(fā)腫瘤的分子機制研究已成為當前生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的熱點之一。然而，Mtb 導(dǎo)致的慢性感染與肺癌的相關(guān)性至今尚無定論，關(guān)于 Mtb 效應(yīng)蛋白在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的分子調(diào)控機制更是知之甚少。劉翠華課題組之前的研究表明：Mtb 效應(yīng)蛋白 PtpA（一種真核樣酪氨酸磷酸酶）可被分泌至宿主細胞中結(jié)合泛素分子并被后者激活，進而去磷酸化宿主的 p -JNK 和 p -p38 并抑制 JNK/p38 信號通路的激活；同時 PtpA 還能以磷酸酶活性非依賴性的方式抑制 NF-κB 信號通路的激活（Nature Immunology, 2015）。進一步的研究發(fā)現(xiàn) PtpA 的宿主互作蛋白 TRIM27（一種泛素連接酶）可作為宿主限制因子抑制分枝桿菌在巨噬細胞內(nèi)的存活，而 PtpA 則可通過結(jié)合 TRIM27 蛋白的 RING 結(jié)構(gòu)域而拮抗 TRIM27 介導(dǎo)的抗病原菌感染免疫功能（Scientific Reports, 2016）。最近，該課題組又發(fā)現(xiàn) PtpA 不僅可在宿主細胞質(zhì)中調(diào)控固有免疫信號通路，還可進入宿主細胞核內(nèi)（圖 1）。ChIP-seq 分析結(jié)果提示：PtpA 在宿主細胞核內(nèi)可調(diào)控一系列宿主基因的表達，這些基因主要涉及免疫調(diào)控（如 TNFRSF8）以及細胞增殖和遷移（如 GADD45A）等生物學(xué)功能。進一步研究發(fā)現(xiàn) PtpA 可直接結(jié)合至 GADD45A 基因的啟動子區(qū)并抑制該基因的轉(zhuǎn)錄，并進而促進人非小細胞肺癌 A549 細胞的增殖和遷移能力及其在裸鼠中的成瘤能力，且該調(diào)控功能依賴于 PtpA 的 DNA 結(jié)合能力而不依賴于其磷酸酶活性。此外，受 PtpA 調(diào)控的宿主細胞核內(nèi)的潛在靶基因中還包括某些與腫瘤發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)的非編碼 RNA 基因（如 miR-488、CASC2 和 miR-622）（圖 2）。該研究發(fā)現(xiàn)了可進入宿主細胞核內(nèi)調(diào)控宿主免疫及細胞增殖功能的 Mtb 效應(yīng)蛋白 PtpA，揭示了 Mtb 可通過其分泌的效應(yīng)蛋白在特定情況下促進肺癌發(fā)生發(fā)展的分子機制。