深圳子科生物報(bào)道：真核細(xì)胞通過(guò)選擇性自噬的方式識(shí)別胞內(nèi)病原體的過(guò)程稱為異源自噬（xenophagy）。異源自噬在宿主天然免疫防御中發(fā)揮重要作用。關(guān)于異源自噬發(fā)生的分子機(jī)制一直是領(lǐng)域內(nèi)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。雖然已有眾多假說(shuō)被提出，但由于現(xiàn)有模型中異源自噬發(fā)生比例低等問(wèn)題的存在，使得人們很難判斷假說(shuō)的正確性。

來(lái)自北京生命科學(xué)研究所的研究人員發(fā)表了題為“A Bacterial Effector Reveals the V-ATPase-ATG16L1 Axis that Initiates Xenophagy”的文章，報(bào)道沙門氏菌編碼的效應(yīng)蛋白SopF可以特異抑制異源自噬，敲除sopF基因后沙門氏菌可高效誘導(dǎo)異源自噬的發(fā)生。以此為突破口，鑒定出V-ATPase是感知細(xì)菌感染的關(guān)鍵蛋白，通過(guò)招募自噬蛋白ATG16L1介導(dǎo)異源自噬的啟動(dòng)。為真核細(xì)胞如何識(shí)別胞內(nèi)細(xì)菌并觸發(fā)自噬通路提供全新的分子機(jī)制。

這一研究成果公布在7月18日的Cell雜志上，由NIBS邵峰研究員領(lǐng)導(dǎo)完成，第一作者為許悅。

沙門氏菌經(jīng)常被用作研究異源自噬機(jī)制的生物模型。然而, 人們很早就注意到, 侵入宿主細(xì)胞內(nèi)的沙門氏菌僅在感染早期有少量細(xì)菌會(huì)被細(xì)胞自噬識(shí)別。除了研究宿主細(xì)胞中的天然免疫通路，邵峰實(shí)驗(yàn)室也長(zhǎng)期致力于研究細(xì)菌效應(yīng)蛋白抑制宿主的免疫識(shí)別過(guò)程。于是研究者猜想沙門氏菌中可能存在抑制異源自噬的效應(yīng)蛋白。

通過(guò)沙門氏菌轉(zhuǎn)座子遺傳篩選，研究人員發(fā)現(xiàn)一個(gè)全新的沙門氏菌III型分泌系統(tǒng)（T3SS）效應(yīng)蛋白，SopF，可以抑制異源自噬。sopF基因的敲除使得細(xì)菌被自噬識(shí)別的水平提高至80%。另外，研究者還發(fā)現(xiàn)，在真核細(xì)胞外源表達(dá)SopF可抑制不同種類細(xì)菌觸發(fā)的自噬過(guò)程，但對(duì)于經(jīng)典自噬通路卻沒(méi)有抑制作用。因此SopF的發(fā)現(xiàn)為研究異源自噬通路的機(jī)制提供了一個(gè)絕佳的突破口。

經(jīng)過(guò)巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究人員利用CRISPR與流式分選技術(shù)相結(jié)合的方法，篩選出V-ATPase復(fù)合物可能參與異源自噬過(guò)程。并利用三組平行實(shí)驗(yàn)證明了V-ATPase復(fù)合物介導(dǎo)異源自噬。在觸發(fā)異源自噬的條件下，他們檢測(cè)到V-ATPase復(fù)合物招募自噬蛋白ATG16L1至包裹細(xì)菌的膜泡結(jié)構(gòu)上，并啟動(dòng)異源自噬。

研究人員還證明細(xì)菌感染過(guò)程中引發(fā)的膜泡損傷被V-ATPase感知而結(jié)合ATG16L1。V-ATPase與ATG16L1的相互作用依賴于ATG16L1的WD40結(jié)構(gòu)域（這一結(jié)構(gòu)域不參與經(jīng)典自噬通路，在酵母中也不存在）, 并且二者的結(jié)合可以被SopF破壞。SopF通過(guò)抑制V-ATPase-ATG16L1通路進(jìn)而促進(jìn)沙門氏菌在體內(nèi)的擴(kuò)散與增殖。

通過(guò)解析SopF的晶體結(jié)構(gòu), 研究人員發(fā)現(xiàn)其具有ADP-核糖基轉(zhuǎn)移酶活性。經(jīng)過(guò)巧妙的修飾底物富集的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與質(zhì)譜鑒定,他們證明SopF可以催化V-ATPase復(fù)合物中ATP6V0C亞基的第124位谷氨酰胺發(fā)生ADP-核糖基化修飾。將細(xì)胞中第124位谷氨酰胺替換為丙氨酸后，V-ATPase與ATG16L1不再能結(jié)合，異源自噬過(guò)程被完全抑制。

這說(shuō)明ATP6V0C第124位谷氨酰胺對(duì)于細(xì)菌觸發(fā)的V-ATPase-ATG16L1相互作用至關(guān)重要，當(dāng)SopF對(duì)其進(jìn)行修飾或替換為丙氨酸均破壞了異源自噬的發(fā)生。

這項(xiàng)研究從沙門氏菌轉(zhuǎn)座子篩選發(fā)現(xiàn)異源自噬的抑制蛋白SopF出發(fā)，一方面利用宿主細(xì)胞的遺傳學(xué)篩選鑒定到V-ATPase復(fù)合物，另一方面通過(guò)ADP-核糖基化蛋白組學(xué)鑒定出SopF的修飾底物ATP6V0C，最終共同證明V-ATPase-ATG16L1的結(jié)合介導(dǎo)異源自噬通路。

宿主細(xì)胞巧妙地利用V-ATPase識(shí)別細(xì)菌感染早期引發(fā)的膜泡損傷，激活異源自噬通路；沙門氏菌也進(jìn)化出高效的應(yīng)對(duì)機(jī)制，即通過(guò)分泌效應(yīng)蛋白SopF特異性修飾V-ATPase，阻斷自噬蛋白的招募，逃脫宿主細(xì)胞的免疫識(shí)別(下圖)。V-ATPase-ATG16L1的發(fā)現(xiàn)為異源自噬的發(fā)生機(jī)制提供了強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，解答了長(zhǎng)期以來(lái)關(guān)于異源自噬識(shí)別的疑問(wèn)，也為其他選擇性自噬通路的研究提供新的實(shí)驗(yàn)思路。

原文標(biāo)題：

A Bacterial Effector Reveals the V-ATPase-ATG16L1 Axis that Initiates Xenophagy