泛素化修飾（ubiquitination）是一種可逆的蛋白質(zhì)翻譯后修飾，可以被多種信號(hào)因子調(diào)節(jié)，幾乎參與所有重要的生命過(guò)程。線性泛素鏈組裝復(fù)合物（LUBAC）由催化亞基HOIP和兩個(gè)調(diào)節(jié)亞基HOIL-1L和SHARPIN所組成，是目前已知唯一一個(gè)可以催化線性泛素鏈形成的E3泛素連接酶復(fù)合物。LUBAC可以被招募到多種信號(hào)通路中，并參與調(diào)控上下游信號(hào)通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)。其中，LUBAC催化產(chǎn)生的線性泛素鏈可以作為支架蛋白招募下游的效應(yīng)蛋白，廣泛地參與NF-κB等多條信號(hào)通路，在先天免疫、細(xì)胞死亡以及抗入侵病原體的選擇性自噬等過(guò)程中發(fā)揮重要作用。福氏志賀氏菌是一種革蘭氏陰性菌，是細(xì)菌性志賀氏菌病的主要元兇，每年導(dǎo)致很多病例死亡。為了在感染期間逃避宿主的免疫反應(yīng)，福氏志賀氏菌會(huì)分泌兩種高度相似的E3泛素連接酶，IpaH1.4和IpaH2.5，抑制宿主細(xì)胞中的LUBAC。然而，IpaH1.4/2.5破壞LUBAC的具體分子機(jī)制尚不清楚。
近期，中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所生命有機(jī)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的潘李鋒研究組在美國(guó)科學(xué)院院刊（
PNAS）在線發(fā)表了題為“Mechanistic insights into the subversion of the linear ubiquitin chain assembly complex by the E3 ligase IpaH1.4 of
Shigella flexneri”的研究論文（
https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2116776119）。在該項(xiàng)研究中，其團(tuán)隊(duì)成員綜合運(yùn)用核磁共振技術(shù)、等溫滴定量熱技術(shù)、快速蛋白液相色譜等生化研究手段發(fā)現(xiàn)IpaH1.4分別通過(guò)其LRR結(jié)構(gòu)域特異性識(shí)別HOIP的RING1結(jié)構(gòu)域和HOIL-1L的UBL結(jié)構(gòu)域，并首次解析了IpaH1.4 LRR/HOIP RING1復(fù)合物、IpaH1.4 LRR/HOIL-1L UBL復(fù)合物以及HOIP RING1/UBE2L3復(fù)合物的高分辨晶體結(jié)構(gòu)，詳細(xì)闡明了IpaH1.4識(shí)別HOIP和HOIL-1L的分子機(jī)理，同時(shí)揭示了IpaH1.4對(duì)HOIP的識(shí)別可以抑制HOIP與E2的結(jié)合。此外，還證明了IpaH1.4 LRR與HOIP RING1或HOIL-1L UBL的相互作用是HOIP或HOIL-1L在體外泛素化以及IpaH1.4抑制細(xì)胞內(nèi)NF-κB激活所必需的?？傊?，他們的研究工作表明IpaH1.4會(huì)同時(shí)采用三種不同的策略來(lái)破壞LUBAC的功能，進(jìn)而抑制宿主細(xì)胞NF-κB信號(hào)通路的激活和降解入侵病原體的選擇性自噬過(guò)程：1）通過(guò)介導(dǎo)HOIP的K48型泛素化修飾，促進(jìn)HOIP的蛋白酶體降解過(guò)程；2）通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合HOIP的RING1上的E2結(jié)合位點(diǎn)來(lái)抑制LUBAC的E3酶活性；3）通過(guò)作用于HOIL-1L的UBL結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)HOIL-1L的K48型泛素修飾和蛋白酶體降解，并競(jìng)爭(zhēng)抑制HOIL-1L結(jié)合HOIP的能力，降低LUBAC的穩(wěn)定性。此項(xiàng)研究工作首次從生化和結(jié)構(gòu)角度完整揭示了福氏志賀氏菌的E3效應(yīng)蛋白IpaH1.4/2.5采用多種“伎倆”破壞LUBAC的分子機(jī)制，并為未來(lái)抗福氏志賀氏菌感染的藥物研發(fā)提供了新的潛在作用靶標(biāo)。
潘李鋒課題組的劉建平副研究員、博士生王亞茹以及上海交通大學(xué)姚玉峰課題組的王丹霓博士為本文的共同第一作者。上述研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部、中科院和生命有機(jī)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的資助。
圖1 福氏志賀氏菌效應(yīng)蛋白IpaH1.4/2.5破壞宿主細(xì)胞LUBAC復(fù)合物的作用機(jī)理
