带来Nature上的一篇文章，Ubiquitylation of lipopolysaccharide by RNF213 during bacterial infection，文章通讯作者是来自英国剑桥大学分子生物学实验室的Elsje G. Otten和Felix Randow，前者也是本文的第一作者。Felix Randow课题组主要研究方向是细胞自主的先天免疫调控机制。
沙门氏菌等细菌是人类健康的主要威胁。这些致病微生物进入人体细胞时，被宿主细胞膜包裹，形成一种称为液泡的结构。为了增殖，沙门氏菌需要进入细胞质，他们通常通过液泡破裂来达到这一目的。在这篇文章中，作者的研究揭示了一种以前未知的机制，宿主攻击入侵到胞质中的沙门氏菌的新方式——用宿主蛋白催化泛素标记沙门氏菌，这种标记启动了对病原菌降解的历程。
泛素化修饰是真核生物中广泛存在的一种蛋白质翻译后修饰，它调控着底物的降解过程。然而在细菌上的泛素化修饰底物还尚不清楚。本文作者研究发现，入侵到细胞质中的沙门氏菌表面具有大量泛素修饰，形成层状。作者首先利用结构光镜对入侵到宿主细胞的鼠伤寒沙门氏菌进行观察，作者发现在感染后4小时，多聚泛素与细菌表面共定位，并且继续发生细菌依次与多聚泛素结合。作者接下来利用结合泛素（FK2）特异性抗体确认了从宿主分离出来的细菌表面的泛素化修饰。
而后作者通过生化方法确认了E3泛素连接酶RNF213是LPS泛素化过程必须的蛋白，它催化泛素修饰到脂多糖（LPS）上，并且这种催化不依赖于RING结构域，这与先前报道的RNF213的RING非依赖性泛素化一致。由于蛋白质泛素化一般都是修饰在氨基或者羟基上，分别产生酰胺或酯连接的结合物，而组成LPS核心部分不包含适合泛素化的氨基，所以作者通过对多种酶的敲除实验分析证明泛素化修饰是在LPS的非蛋白底物脂质A部分形成的，具体修饰位点不清楚，有可能在脂质A的糖或脂肪酸上的羟基，脂质A的磷酸基团也是可能的。作者通过进一步结构解析和突变等实验证明，RNF213的C端呈现的RZ指结构促进泛素化过程，它对于RNF213介导的LPS泛素化是必需的，类似于其他真核E3泛素连接酶中的RING、HECT或RBR结构域。
RNF213催化产生的泛素层促进了宿主对病原菌的降解，它会限制细胞质内沙门氏菌的增殖。作者证明了它通过直接或者间接的方式影响泛素化修饰，一般是通过LPS的直接泛素化，还可能是通过间接的方式，即通过招募LUBAC，一种下游E3连接酶，将M1连接的泛素链添加到预先存在的泛素层上。这些链在对抗细菌方面有重要作用，它们招募信号蛋白来激活免疫反应。在缺乏RNF213的细胞中，细菌不会发生泛素依赖的诱导抗菌自噬过程。总之，作者的研究发现泛素化底物不仅局限在蛋白上，在脂多糖上也可以发生泛素化，脂多糖的泛素化触发了宿主细胞自主免疫，促进对沙门氏菌的抑制。并且作者还推测脂多糖以外的非蛋白物质也可能引起细胞免疫反应。
文章作者：ZYL
责任编辑：LDY
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03566-4
文章引用：DOI：10.1038/s41586-021-03566-4
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