（通訊員：崔潞晴）肺炎鍊球菌(Streptococcus pneumoniae)是一種常見的人類機會性緻病菌，可引起輕微鼻窦炎，也可能導緻嚴重的肺炎、菌血症和腦膜炎，每年全球有數百萬人死于肺炎鍊球菌感染。胞外囊泡(EVs)是細菌分泌途徑之一，在運輸細菌蛋白、代謝物和核酸等物質方面發揮着重要作用，并在微生物與宿主互作、微生物之間相互作用以及抗生素耐藥性獲取方面具有關鍵意義。

2024年3月18日，yl7703永利yl7703永利、yl7703永利王湘如教授團隊在國際權威期刊在《自噬(Autophagy)》雜志（2022 IF：13.3）發表題為“Streptococcus pneumoniaeextracellular vesicles aggravate alveolar epithelial barrier disruption via autophagic degradation of OCLN (occludin)”的研究論文。該研究發現在肺炎鍊球菌感染過程中，其胞外囊泡(pEVs)作為一種重要的運載工具，可遞送細菌蛋白StkP至宿主細胞，通過劫持細胞自噬途徑降解肺泡上皮細胞間緊密連接蛋白Occludin，導緻肺泡上皮屏障功能的破壞。

自噬是依賴于溶酶體的一種胞内降解途徑，在細菌感染過程中起着“雙刃劍”的作用。一方面，細菌感染激活的宿主細胞自噬可以作為一種保護性的免疫反應促進胞内細菌的清除。另一方面，細菌也可以劫持宿主細胞的自噬途徑，促進自身在宿主細胞内的存活。該研究從自噬着手，聚焦細菌-細胞之間的相互作用，對肺炎鍊球菌感染引起的肺泡上皮屏障損傷的機制進行了探索。研究首先通過動物感染試驗、體外上皮屏障功能分析、電鏡觀察、激光共聚焦等一系列實驗，證實肺炎鍊球菌感染可以在體内外引起肺泡上皮細胞的自噬激活以及肺泡上皮屏障的破壞。通過進一步自噬阻斷、TurboID鄰近蛋白标記、免疫沉澱等方法，發現肺炎鍊球菌感染造成了肺泡上皮細胞系(A549細胞)中Occludin蛋白的自噬降解，從而加劇肺泡上皮屏障的功能損傷。

為了進一步探索其機制，該研究通過4D Label-free蛋白組學分析發現肺炎鍊球菌的pEVs中包括一些經典的細菌毒力因子以及酶類。作者關注到了其中的StkP蛋白，該蛋白作為一種真核樣絲氨酸-蘇氨酸激酶(eSTKs)，與真核生物中的蛋白激酶具有相似的結構和功能，參與多種生物學過程。通過細胞毒性檢測、Western blot、免疫共沉澱、激光共聚焦以及磷酸化位點突變等研究，作者發現StkP蛋白作為pEVs的“貨物”蛋白，可随着pEVs進入宿主細胞内部，并與宿主自噬起始蛋白Beclin1發生相互作用誘導其磷酸化，進而激活自噬通路，導緻Occludin蛋白的自噬降解及肺泡上皮屏障的損傷。同時，構建肺炎鍊球菌D39的stkP基因缺失株(D39-ΔstkP)用于小鼠感染試驗，發現stkP的缺失突變顯著降低了肺炎鍊球菌對小鼠的緻死性及對肺組織的損傷，且D39-ΔstkP來源的pEVs對A549細胞的自噬激活及細胞屏障破壞作用也顯著減弱。

總之，本研究揭示了一種肺炎鍊球菌pEVs來源的StkP蛋白與宿主細胞互作的新方式，即細菌通過pEVs的方式遞送StkP蛋白靶向宿主的自噬通路，引起肺泡上皮細胞間連接蛋白Occludin的自噬降解及屏障功能受損，進而增加了細菌的緻病性。該研究為肺炎鍊球菌感染入侵的有效預防及治療提供了新的思路。

肺炎鍊球菌通過胞外囊泡遞送StkP破壞肺泡上皮屏障的機制示意圖

yl7703永利yl7703永利、yl7703永利博士研究生崔潞晴為論文第一作者，王湘如教授為該論文的通訊作者，團隊負責人陳煥春院士在研究過程中給予了大量指導建議，楊瑞成副研究員、李亮博士後、研究生霍棟、屈馨怡、王珺丹、王心怡和劉虎林共同參與了此項研究。該研究得到國家重點研發計劃(2021YFD1800405)、國家自然科學基金(32122086)以及中央高校基本科研業務費專項資金(2662023PY005)等項目的大力資助。

審核人：王湘如

原文鍊接：https://doi.org/10.1080/15548627.2024.2330043

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