解永超， 馮 越

(北京化工大學 生命科學與技術學院 生物技術系，北京 100029)

蛋白質(zhì)是生命的基石，是生物體中最重要的生物大分子之一，幾乎所有生命活動都離不開蛋白質(zhì)的參與。蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)外發(fā)揮多種功能，然而，蛋白質(zhì)受遺傳密碼的限制，只由相對少量的天然氨基酸所構(gòu)成，蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)也僅由少量種類的二級結(jié)構(gòu)組成。在某種程度上，蛋白質(zhì)功能的廣泛變異性可以歸因于蛋白質(zhì)的翻譯后修飾(posttranslational modification, PTM)[1]。真核細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)翻譯后修飾種類繁多，目前已鑒定出超過400種類型的翻譯后修飾。例如磷酸化、糖基化、乙?；⒓谆头核鼗萚2]。通過這些修飾，改變了蛋白質(zhì)的性質(zhì)，細胞定位，以及蛋白質(zhì)的半衰期，調(diào)控細胞內(nèi)多數(shù)生理過程。其中，泛素化通常指的是將泛素以不同的連接方式，共價連接到目的蛋白質(zhì)，賦予目的蛋白質(zhì)不同的生理功能，從而調(diào)節(jié)大量生理過程，但也有研究證明泛素化底物是脂多糖[3]。泛素信號的功能性障礙也與許多嚴重疾病的有關，包括癌癥、神經(jīng)變性、免疫紊亂和易感染性等[4]。

鑒于泛素化過程在真核細胞的重要作用，致病菌在侵染宿主細胞的過程中，進化出大量效應蛋白質(zhì)，采用多種方式，靶向宿主細胞泛素化過程中的各個階段。例如效應蛋白質(zhì)對泛素的直接修飾失活[5]，對泛素結(jié)合酶E2，泛素連接酶E3活性的調(diào)控和模仿，以及發(fā)揮去泛素化酶活性靶向泛素化產(chǎn)物等方式，以此操控宿主細胞泛素化過程，滿足病原菌自身增殖需求。嗜肺軍團菌是一種革蘭氏陰性菌，是軍團菌肺炎的致病菌，能夠引起發(fā)熱和肺部感染，在1976年美國費城爆發(fā)而被鑒定，重型病死率高達15%以上[6]，最近的一次爆發(fā)是在2020年的葡萄牙北部地區(qū)，病死率也高達12.5%以上[7]。本文主要以嗜肺軍團菌為例，對嗜肺軍團菌介導泛素化過程的效應蛋白質(zhì)進行總結(jié)，且著重介紹涉及到的新型泛素化過程，同時對嗜肺軍團菌效應蛋白質(zhì)之間的相互調(diào)控關系進行闡述，旨在揭示嗜肺軍團菌致病相關效應蛋白質(zhì)與宿主泛素化過程之間的緊密聯(lián)系，為人們理解以嗜肺軍團菌為代表的致病菌在增殖過程中與宿主泛素化的關系提供參考。

1 嗜肺軍團菌效應蛋白質(zhì)與常規(guī)泛素化

1.1 常規(guī)泛素化

泛素(ubiquitin，Ub)是由76個氨基酸組成的小分子量蛋白質(zhì)。泛素化過程通過一系列酶促反應進行，首先，泛素激活酶(ubiquitin-activating enzyme，E1)消耗ATP，激活泛素的C末端羧基，然后在泛素結(jié)合酶(ubiquitin-conjugating enzyme，E2)的活性位點與半胱氨酸形成硫酯鍵，最后，泛素連接酶(ubiquitin-ligase，E3)將泛素從E2-Ub轉(zhuǎn)移到特定的底物，泛素第76位甘氨酸的羧基與底物蛋白賴氨酸(K)的ε-氨基之間形成異肽鍵[8](Fig.1)。蛋白質(zhì)可以在一個或多個賴氨酸殘基上用單泛素分子(單泛素化)或泛素聚合物(多泛素化)進行修飾。在泛素鏈中，泛素部分又能通過其自身賴氨酸側(cè)鏈氨基(K6、K11、K27、K29、K33、K48和K63)形成異肽鍵，組成復雜的拓撲學結(jié)構(gòu)，繼而又發(fā)現(xiàn)了通過起始甲硫氨酸(Met1)進行連接的線性泛素鏈，這些泛素鏈也被稱之為泛素代碼，編碼不同的生理功能[9]。泛素鏈(K6)被認為間接介導DNA的損傷修復[10]，泛素鏈(K11)(K48)參與26S蛋白酶體對蛋白質(zhì)的降解[11]，泛素鏈(K27)參與DNA損傷應答以及體內(nèi)免疫[12]，泛素鏈(K29)是一種WNT信號抑制劑，同時泛素鏈(K48)(K63)也參與了WNT信號傳遞過程[13]。

Fig.1 Normal ubiquitination in eukaryotes (1)Energy is supplied by ATP.(2)The ubiquitin activator E1 transfers the activated ubiquitin molecule to the ubiquitin binding enzyme E2.(3)The ubiquitin ligase E3 connects the ubiquitin binding enzyme E2 to the target protein.(4)The ubiquitin deubiquitination enzyme digests ubiquitin products

1.2 嗜肺軍團菌效應蛋白質(zhì)靶向宿主常規(guī)泛素化過程

嗜肺軍團菌效應蛋白質(zhì)SidC、SdcA是一類新型的泛素連接酶E3，通過N端結(jié)構(gòu)域發(fā)揮活性，具有Cys46-His444-Asp446催化三聯(lián)體，將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)來源的囊泡以及泛素化后的多種蛋白質(zhì)招募到嗜肺軍團菌液泡(Legionella-containing vacuoles，LCV)膜上，從而對宿主細胞泛素化過程進行調(diào)控[14]。最近，研究發(fā)現(xiàn)效應蛋白Lem27作為一種去泛素化酶，在嗜肺軍團菌侵染過程中抵消SidC的影響[15]。真核細胞泛素化形成的產(chǎn)物，根據(jù)泛素的連接方式，可以分為8類，其中7類是通過上一個泛素的第76位甘氨酸的羧基與下一個泛素蛋白質(zhì)的賴氨酸側(cè)鏈氨基形成異肽鍵進行連接，例如K6、K11、K27、K29、K33、K48和K63。另有一類泛素鏈比較特殊，上一個泛素的末端羧基與下一個泛素的第1個氨基酸，甲硫氨酸(Met1)的氨基形成肽鍵而不是異肽鍵，這種泛素鏈稱為線性泛素鏈[16]。多亞基泛素連接酶LUBAC催化線性泛素鏈的生成，調(diào)節(jié)多種細胞過程，包括激活自噬和NF-κB免疫信號[17]。致病菌已經(jīng)進化出多種效應蛋白質(zhì)，用不同的作用機制對其進行調(diào)控，其中一種方式是通過分泌具有去泛素酶活性的效應蛋白質(zhì)，破壞宿主泛素化信號。目前，鑒定出的去泛素酶效應蛋白質(zhì)，可以水解異肽鏈連接的多聚泛素鏈，例如CE蛋白酶家族(SsEL, EiaD, ShiCE, RickCE)主要針對K63型泛素鏈[18, 19]。嗜肺軍團菌效應蛋白質(zhì)LotA(Lpg2248)含有2個OTU類似結(jié)構(gòu)域，主要針對K6泛素鏈，LotB對K63型泛素鏈具有高度特異性，而線性泛素鏈(M1)的去泛素化酶，已知的只有卵巢腫瘤相關蛋白酶(ovarian tumor-related proteases，OUT)中的OTULIN[20]。嗜肺軍團菌是否已經(jīng)進化出一種或多種效應蛋白質(zhì)，來特異性裂解線形泛素鏈？朱永群課題組利用來自19個種屬的43種病原菌裂解液，與線性泛素鏈進行體外反應，發(fā)現(xiàn)嗜肺軍團菌的裂解液可以將泛素鏈K48、K63、M1裂解成泛素單體，通過149種功能未知的嗜肺軍團菌效應蛋白質(zhì)進行篩選，發(fā)現(xiàn)只有效應蛋白質(zhì)RavD具有針對線性泛素鏈(M1)的去泛素化酶活性，同時解析了RavD與線性泛素鏈的復合物結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了RavD獨特的Cys-His-Ser催化三聯(lián)體基序，通過生化實驗發(fā)現(xiàn)，其通過C末端結(jié)構(gòu)域與磷脂酰肌醇PI3P和PI4P結(jié)合，定位在嗜肺軍團菌液泡(Legionella-containing vacuoles，LCV)上，然后通過N端結(jié)構(gòu)域?qū)⒕€性泛素鏈切割，從而抑制NF-κB信號通路[21]。效應蛋白質(zhì)LupA(Lpg1148)屬于泛素類似蛋白酶(ubiquitin-like protease, UBP)家族，也含有1個傳統(tǒng)的Cys-His-Asp蛋白酶三聯(lián)體，且一旦三聯(lián)體發(fā)生突變，細胞內(nèi)的LegC3就可以被檢測出，意味著LupA對LegC3可能具有去泛素化酶活性[22]。

2 嗜肺軍團菌效應蛋白質(zhì)SdeA介導的新型泛素化及其調(diào)控機制

2.1 SdeA介導的新型泛素化

嗜肺軍團菌效應蛋白質(zhì)SidE家族，包括4種蛋白SdeA、SdeB、SdeC和SidE，催化一種獨特的泛素化過程，與真核細胞中消耗ATP的傳統(tǒng)泛素化過程不同，不需要泛素激活酶E1、泛素結(jié)合酶E2、泛素連接酶E3的三級酶聯(lián)催化，僅一個酶便可在煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide，NAD)存在的條件下完成泛素化。效應蛋白質(zhì)SdeA介導的泛素化過程由兩步反應構(gòu)成。首先，在單ADP核糖基轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)域(mono-ADP-ribosyltransferase，mART)的作用下將NAD中的煙酰胺去掉，與泛素第42位精氨酸(R42)形成ADP核糖基化泛素(ADPr-Ub)，然后在磷脂酶結(jié)構(gòu)域(phosphodiesterase，PDE)的作用下去掉AMP，生成磷酸核糖基泛素(Pr-Ub)，與底物蛋白的絲氨酸羥基形成磷酸二酯鍵，完成底物泛素化過程[23-25]。2018年，我們課題組率先通過X-射線晶體衍射技術解析了SdeA，SdeA-Ub以及SdeA-NADH的晶體結(jié)構(gòu)，分析發(fā)現(xiàn)SdeAmART結(jié)構(gòu)域與SdeAPDE結(jié)構(gòu)域的緊密結(jié)合，構(gòu)成了SdeA的催化結(jié)構(gòu)域。Ub結(jié)合導致ARTT環(huán)(ADP-ribosyltransferase toxin turn-turn)和PN環(huán)(phosphate-nicotinamide loop)發(fā)生構(gòu)象變化，在這一過程中，UbR72與UbR74一起發(fā)揮“探針”的功能，將Ub錨定在SdeAmART上，然后在ADPr-Ub形成過程中，UbR72和UbR42的位置發(fā)生變化，UbR72遠離活性中心而UbR72靠近活性中心。我們的研究揭示了SdeA活性中心的組成并闡明其識別泛素的機制，提出了SdeA介導的泛素化過程中泛素的構(gòu)象變化假設[24]。

2.2 SidJ/CaM的谷氨酰胺化活性

效應蛋白SdeA的底物多為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關蛋白質(zhì)，例如RTN4、FAM134B和LNP1。這些蛋白質(zhì)的泛素化修飾參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)重構(gòu)，調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體之間的物質(zhì)轉(zhuǎn)運過程，促進囊狀結(jié)構(gòu)，LCV的生物合成，使嗜肺軍團菌逃逸宿主細胞的免疫系統(tǒng)[26]。法蘭克福歌德大學Ivan Dikic課題組以去泛素化酶DupA為誘餌蛋白質(zhì)，利用pull down實驗，檢測宿主細胞內(nèi)180種SdeA潛在底物蛋白質(zhì)，發(fā)現(xiàn)與高爾基體穩(wěn)定性相關的蛋白質(zhì)GRASP55 和GCP60占有較高比例，推測SdeA的泛素化活性可能與高爾基體解離相關[27]。

SdeA的泛素化活性對宿主細胞有比較強的毒性作用，過強的毒性作用并不利于嗜肺軍團菌的增殖。2015年研究發(fā)現(xiàn)，嗜肺軍團菌效應蛋白質(zhì)SidJ可以在宿主體內(nèi)抑制SdeA的毒性[28]。SidJ全長873個氨基酸，從N端到C端依次為N端結(jié)構(gòu)域、激酶結(jié)構(gòu)域和C端結(jié)構(gòu)域。2016年發(fā)現(xiàn)SdeA介導一種獨特的泛素化過程[23]。2017年有研究證明，SidJ抑制SdeA的泛素化活性[29]。2019年發(fā)現(xiàn)，SidJ與宿主細胞內(nèi)的鈣調(diào)蛋白(calmodulin，CaM)形成穩(wěn)定復合物，對SdeAmART結(jié)構(gòu)域的關鍵活性位點E860進行谷氨酰胺化修飾，使SdeAmART結(jié)構(gòu)域失活，喪失毒性作用[30, 31]。由于SidJ的活性需要真核細胞內(nèi)鈣調(diào)蛋白的參與，因此其抑制能力在宿主細胞中受到空間限制。在無谷氨酸或SdeA的情況下，SidJ利用ATP發(fā)生自磷酸化作用。SidJ結(jié)合CaM后才具有谷氨酰胺化活性(Fig.2A)，這種方式使SidJ修飾底物之前保持失活狀態(tài)。

Fig.2 Structure of SidJ-CaM and alignment of PDE domain between DupA and SidE (A)Structure diagram of the SidJ-CaM complex.(B)PDE domain comparison diagram of DupA and SidE

2.3 SdjA的去谷氨酸活性

雖然SidJ-CaM復合物對SdeA(E860)谷氨酰胺化的修飾機制已經(jīng)比較清晰，但仍存在一些問題，例如，SidJ/CaM是如何定位到SdeA的第860位谷氨酸？SidJ-CaM對SdeA的谷氨酰胺化修飾是否受到其他效應蛋白質(zhì)的可逆修飾？2021年，Vincent S課題組通過冷凍電鏡技術，解析了反應中間復合物SidJ-CaM-SdeA的結(jié)構(gòu)，證明SidJ激酶結(jié)構(gòu)域催化環(huán)的插入將供體谷氨酸定位在酰基腺苷酸附近以形成肽鍵，解釋了SidJ-CaM如何定位的問題，并且證明底物特異性是由N端結(jié)構(gòu)域決定[32]。嗜肺軍團菌效應蛋白質(zhì)SdjA與SidJ的序列和結(jié)構(gòu)高度同源[33]，然而SdjA的功能多年以來一直未知。2021年，我們與羅招慶、宋磊等合作證明，SdjA對SdeB和SdeC具有谷氨酰胺化活性，對SidE和SdeA并不具有這一活性，與SidJ在功能上表現(xiàn)出明顯的差異。通過進一步研究發(fā)現(xiàn)，SdjA是一個雙活性酶，與CaM形成復合物時對SdeB和SdeC發(fā)揮谷氨酸轉(zhuǎn)移酶活性，而自身則具有將谷氨酰胺化修飾后的SdeA-Glu去谷氨酸的活性，然而，SdjA中去谷氨酰胺化活性的結(jié)構(gòu)域或者氨基酸殘基仍需進一步研究[34]。

2.4 DupA/DupB的去泛素化酶活性

常規(guī)泛素化是一個可逆過程，泛素化后的底物可以被去泛素化酶重新切割成泛素和底物[35]。目前，人體中約有100種去泛素化酶被鑒定出。SidE效應蛋白質(zhì)家族介導的新型泛素化，催化底物絲氨酸羥基與泛素之間形成硫酯鍵，應該也會存在某種去泛素化酶。

最新研究表明，嗜肺軍團菌效應蛋白質(zhì)DupA和DupB作為一種去泛素化酶，特異性逆轉(zhuǎn)SdeA介導的非常規(guī)泛素化(Fig.3)。DupA和DupB的分子量相對較小，僅由PDE結(jié)構(gòu)域組成，通過PDE結(jié)構(gòu)域的酶切活性將磷酸核糖基-泛素(Pr-Ub)在底物蛋白的絲氨酸上切下，是細菌感染宿主后調(diào)控多種底物磷酸核糖基泛素化的關鍵酶。DupA/B與SidE的PDE結(jié)構(gòu)域高度相似(Fig.2B)，但動力學參數(shù)卻有較大差別。SidE的PDE結(jié)構(gòu)域不能結(jié)合泛素化產(chǎn)物，即磷酸核糖基泛素連接的底物，與泛素有中度的親和力。DupA/B的PDE結(jié)構(gòu)域與泛素以及泛素化修飾后的底物都有較強的親和力，但相對更傾向于結(jié)合修飾后的底物。當PDE(DupA/B)與修飾后底物的親和力降低時，PDE結(jié)構(gòu)域功能會向SidE的PDE結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)化，也具有泛素連接酶活性[36]。

Fig.3 Regulation mode of SdeA (1)SdeA uses the NAD-mediated ubiquitination process;(2)DupA and DupB play a deubiquitination activity to digest the ubiquitination products of SdeA;(3)SdeA is modified by the SidJ-CAM complex in the presence of ATP and glutamic acid.(4)SdjA reactivated the inactive SdeA-Glu, which is modified by SidJ-CAM

3 嗜肺軍團菌效應蛋白質(zhì)MavC介導的新型泛素化及其調(diào)控機制

3.1 Cifs家族蛋白質(zhì)

循環(huán)抑制因子(cycle inhibiting factor，Cif)家族蛋白質(zhì)具有脫酰胺酶活性，在大腸桿菌的腸病原菌株和腸出血性菌株中被發(fā)現(xiàn)，因干擾宿主細胞周期而得名[37]。2010年有文獻報道，Cif的同源蛋白CHBP是一種谷氨酰胺脫氨酶，在非變性丙烯酰胺凝膠電泳中，被CHBP處理后的泛素比野生型泛素遷移速度更快，這意味著CHBP處理后的泛素帶有更強的負電荷。通過串聯(lián)質(zhì)譜分析，發(fā)現(xiàn)CHBP具有谷氨酰胺脫氨酶活性，可以將泛素以及泛素類似蛋白質(zhì)NEDD8的第40位谷氨酰胺轉(zhuǎn)化成谷氨酸，建立了谷氨酰胺脫酰胺作為干擾宿主細胞過程的致病策略。Cullin-RING泛素連接酶(Cullin-RING ubiquitin ligase,CRL)可以將E2連接的泛素直接轉(zhuǎn)移到底物，但CRL發(fā)揮活性需要被NEDD8修飾后激活。Cif處理后的NEDD8將CRL鎖定到非活躍狀態(tài)，從而抑制Cullin-RING泛素連接酶的活性[38]。2012年另一篇文獻解析了Cif與NEDD8的復合物結(jié)構(gòu)，揭示了酶和底物之間結(jié)合的保守界面[39]。

3.2 MavC通過谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶活性介導的新型泛素化

嗜肺軍團菌通過T4SS Dot/Icm分泌系統(tǒng)將效應蛋白質(zhì)導入宿主細胞內(nèi)，調(diào)控宿主細胞生理過程。其中大量效應蛋白質(zhì)通過調(diào)控宿主細胞泛素化過程，逃逸宿主細胞免疫系統(tǒng)，達到有利于自身增殖的目的[26]。UBE2N是宿主細胞內(nèi)一種泛素結(jié)合酶E2，催化K63型泛素化鏈的合成，這種泛素鏈激活病原感染初期的NF-κB信號通路[40]。UBE2N與UBE2V1或UBE2V2形成異源二聚體，并與多種E3連接酶結(jié)合，催化k63型Ub鏈的延伸，對各種信號通路至關重要[41]。2018年有研究發(fā)現(xiàn)，嗜肺軍團菌效應蛋白質(zhì)MavC(Lpg2147)介導一種新型泛素化過程。MavC全長384個氨基酸，分為“主要結(jié)構(gòu)域”和“嵌入結(jié)構(gòu)域”，其中主要結(jié)構(gòu)域又分為頭部和尾部區(qū)域。MavC與Cif蛋白作用相似，是泛素的特異性脫酰胺酶，能將泛素第40位谷氨酰胺脫氨基成谷氨酸，且催化泛素與UBE2N的共價連接，從而抑制NF-κB信號通路[42]。2019年，美國普渡大學羅招慶課題組揭示了MavC發(fā)揮谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶活性，介導新型泛素化的分子機制，鑒定出MavC的Cys74作為關鍵活性位點，將泛素Gln40脫氨基后與UBE2N的Lys92共價連接[43]。2020年，我們通過蛋白質(zhì)晶體衍射，解析了MavC/UBE2N/Ub、MavC/UBE2N-Ub(產(chǎn)物)和MavC/Lpg2149三個復合物結(jié)構(gòu)。通過結(jié)構(gòu)分析以及生化實驗，對MavC與Ub的結(jié)合方式、MavC的底物特異性、MavC識別UBE2N的機制、泛素化過程中UBE2N的構(gòu)象變化等方面做了詳細闡述，發(fā)現(xiàn)MavC對UBE2N的K92進行泛素化修飾會引起UBE2N的活性位點C87與泛素G76之間發(fā)生空間沖突，無法完成K63型泛素鏈的生成，從而實現(xiàn)NF-κB信號通路的抑制[44]。

3.3 MvcA的去泛素化酶活性

MavC對UBE2N的非典型泛素化作用可使其在k63型多聚泛素鏈形成中的活性消失，從而抑制嗜肺軍團菌感染初期的NF-κB信號轉(zhuǎn)導。但是，MavC對宿主細胞UBE2N的泛素化活性，應該也會受到某種機制的調(diào)控。嗜肺軍團菌效應蛋白質(zhì)MvcA(Lpg2148)是MavC的同源蛋白，同源率為50%，MvcA在基因組上與MavC相鄰，并且與MavC一樣，都對泛素具有脫酰胺酶活性[42]。有研究發(fā)現(xiàn)，MvcA在嗜肺軍團菌侵染的后期可以將MavC的產(chǎn)物UBE2N-Ub進行去泛素化，在這一過程中，MvcA與其他脫酰胺酶具有相同的催化中心，但擁有一個獨特的嵌入結(jié)構(gòu)域(insertion domain)，在與底物UBE2N-Ub的結(jié)合過程中發(fā)揮重要作用[43]。值得注意的是，在MavC介導的泛素化體系中，當MavC的加入量較高時，MavC本身也表現(xiàn)出一定的去泛素化酶活性，可以裂解UBE2N-Ub。然而在嗜肺軍團菌感染宿主細胞的過程中，Ub的含量遠比UBE2N-Ub的要高，簡而言之，MavC主要催化非典型泛素化反應，在相反的反應中也具有弱活性，而MvcA是這種泛素化反應的專性去泛素化酶[44]。

3.4 Lpg2149的抑制機制

效應蛋白Lpg2149是一種雙特異性抑制劑，抑制MavC和MvcA的脫酰胺酶活性[45, 46]。2018年，Valleau等報道嗜肺軍團菌效應蛋白Lpg2149通過與MavC直接結(jié)合來抑制MavC的活性[42]。Lpg2149只在嗜肺軍團菌感染初期的指數(shù)生長期可以被檢測到，意味著其在開始增殖時發(fā)揮功能[43]。為了探究Lpg2149的抑制機制，我們解析了MavC-Lpg2149的晶體結(jié)構(gòu)。分析發(fā)現(xiàn)，MavC與Lpg2149以1∶1的比例形成二聚體，Lpg2149與MavC結(jié)合后MavC的整體構(gòu)象沒有發(fā)生變化，但其“嵌入結(jié)構(gòu)域”與“主要結(jié)構(gòu)域”之間的相對位置發(fā)生變化，意味著兩個結(jié)構(gòu)域之間鏈狀區(qū)域的靈活性，并且Lpg2149與泛素競爭結(jié)合MavC的同一位點，通過這種方式發(fā)揮Lpg2149的抑制作用，進一步闡明了MavC/MvcA/Lpg2149的作用及調(diào)控機制[44]。

4 問題與展望

蛋白質(zhì)泛素化修飾是一種重要的蛋白質(zhì)翻譯后修飾，調(diào)控真核細胞內(nèi)幾乎所有的生理過程。泛素化不僅與真核生物的生命活動息息相關，也對病原菌侵染宿主的過程至關重要。病原菌在侵染宿主的過程中分泌大量效應蛋白質(zhì)，作用方式多種多樣。有的效應蛋白質(zhì)直接靶向泛素，例如Cif蛋白對泛素的脫氨基活性，青紫色素桿菌效應蛋白質(zhì)CteC對泛素的ADP核糖基轉(zhuǎn)移酶活性[5]。有的效應蛋白質(zhì)抑制泛素結(jié)合酶E2的活性，例如MavC的作用。有的效應蛋白質(zhì)作為E2的模擬蛋白質(zhì)，競爭結(jié)合泛素連接酶E3，例如大豆疫霉菌效應蛋白質(zhì)Avr1d[47]。目前，嗜肺軍團菌中已鑒定出約23個效應蛋白質(zhì)與泛素化過程相關，由此可見，泛素化過程對嗜肺軍團菌侵染能力的重要性[48]。其中有的效應蛋白質(zhì)直接介導新型泛素化，例如SdeA和MavC。也有效應蛋白質(zhì)靶向宿主泛素化產(chǎn)物，例如RavD(Fig.4)。這些效應蛋白質(zhì)不僅對宿主泛素化過程的作用方式多種多樣，對效應蛋白質(zhì)自身活性也有著嚴格的調(diào)控，同一病原菌分泌的不同效應蛋白質(zhì)之間也有協(xié)同作用。本文主要對嗜肺軍團菌介導新型泛素化的幾個典型效應蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能進行綜述分析，一方面加深了我們對這些效應蛋白質(zhì)分子機制的理解，另一方面也讓我們意識到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能之間緊密而又復雜的關系。例如本文重點概述的效應蛋白質(zhì)SidE與DupA，SidJ與SdjA，MavC與MvcA，他們之間的部分結(jié)構(gòu)十分相似，但卻介導完全相反的過程，甚至效應蛋白SdjA又受到真核細胞內(nèi)鈣調(diào)蛋白的調(diào)節(jié)而具有完全相反的兩個活性。本文也為下一步關于病原與宿主相互作用關系的研究提供了一定的理論借鑒。

Fig.4 Legionella pneumophila effector proteins mediated ubiquitination Schematic diagram of some effector proteins associated with ubiquitination in Legionella pneumophila