为大家推荐一篇发表在Molecular Cell上的文章，其标题为“An ADP-ribosyltransferase toxin kills bacterial cells by modifying structured non-coding RNAs”。本文通讯作者是来自加拿大麦克马斯特大学John C. Whitney副教授，其课题组专注于微生物-微生物相互作用之间的分子机制方面的研究。本文中，作者成功鉴定了一种具有ADP-核糖转移酶（ART）活性的新型毒素蛋白RhsP2，并揭示了其在细菌生存竞争中的作用分子机理。
有限的可用资源使得竞争成为微生物生活中的不可避免的重要方面，而对微生物竞争策略的分子层面的研究对于研究者解析细菌-宿主和其他微生物之间的拮抗作用来说，是具有重要意义的。此前研究中指出，铜绿假单胞杆菌（Pseudomonas aeruginosa）可以通过VI型分泌系统（T6SS），对原核和真核细胞提供毒力分子，进而试图在竞争中占据优势。然而，其毒力分子及其作用机制还没有得到有效的阐释。
在本文中，作者发现铜绿假单胞杆菌与细菌（E. coli）相互作用时，会通过VI型分泌系统H2-T6SS释放RhsP2蛋白，由此展现出强劲的杀菌活性。于是，他们解析了RhsP2的毒性结构域，并在其中发现，RhsP2的毒性结构域具有类似于铜绿假单胞杆菌外毒素A和白喉棒状杆菌的白喉毒素的ADP-核糖转移酶结构单元。由此，作者对其ADP-核糖转移酶活性进行了测试，结果发现，RhsP2的毒性结构域既不是NAD+的水解毒素，也不能对蛋白进行ADP-核糖基化修饰。因此，研究者猜测，PhsP2可能与哺乳动物中的PARP家族和细菌中的DarT毒素一样，可以用核酸分子作为底物，进而发挥其毒力活性。
基于此，作者对PhsP2毒力结构域的核酸修饰功能进行了表征。结果显示，PhsP2独立结构域对于dsRNA具有显著的偏好性，并可以在dsRNA上的2'-羟基基团进行标记。通过HPLC和ESI-MS对碱性磷酸酶处理后的样品进行了逐一分析，他们发现，PhsP2可以对RNA每个核糖核苷酸进行修饰，但对DNA中的脱氧核糖核苷酸并没有明显反应的现象。进一步解析，他们发现，PhsP2毒力结构域可以在2’-羟基基团上引入ADP-核糖基化修饰。与此同时，PhsP2毒力结构域具有非常广泛的修饰能力，即对大肠杆菌中的5S，6S，16S，23S rRNA和tRNA都存在明显的修饰，且以6S和tRNA为主要修饰靶标。后续基于生物素-链霉亲和素的靶标RNA富集实验结果显示，Gly、Ala和Tyr的tRNA上存在着上调的ADP-核糖基化修饰水平，同时Ala等tRNA合成酶也无法有效利用这些修饰后的tRNA。由此，PhsP2实现对细菌等竞争者的蛋白合成能力进行抑制，进而在竞争中抢占先机。
综上，作者揭示了铜绿假单胞杆菌中的具有ADP-核糖转移酶活性的毒力因子PhsP2在生存竞争中的作用的分子机制，对铜绿假单胞杆菌在与原核和真核系统的竞争机制方面的研究具有重要意义。
本文作者：KLH
责任编辑：LDY
原文链接：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1097276522008048
文章引用：DOI: 10.1016/j.molcel.2022.08.015
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