细胞膜蛋白pulldown技术-解密菌体效应蛋白与宿主细胞受体因子的高效手段

2024年发表于《Cell》杂志的文章“Streptococcus anginosus promotes gastric inflammation, atrophy, and tumorigenesis in mice”,可以为我们带来启发。

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该文章首先通过C57BL/6小鼠胃部感染模型,确定咽峡炎链球菌(Streptococcus anginosus)可在胃部成功定植,并迅速引发急性胃炎,长期感染后,小鼠自发出现慢性胃炎、壁细胞萎缩、黏液化生和异型增生等胃癌前病变,提示咽峡炎链球菌不仅与胃癌相关,更直接参与了从炎症到癌变的全过程。

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之后,作者通过胃上皮细胞株AGSGes-1体外感染实验,使用扫描电子显微镜(SEM)观察到咽峡炎链球菌附着在AGSGes-1细胞表面,并具有清晰的病原体-宿主界面。这表明咽峡炎链球菌可能通过与胃上皮细胞的直接相互作用发挥其致癌作用。

图示

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为了破解咽峡炎链球菌附着并侵入胃上皮细胞的潜在机制,作者通过细胞膜蛋白pulldown技术找到了潜在的菌体效应蛋白TMPC。其大致过程为首先裂解并获得Ges-1细胞膜蛋白,利用EZ-Link Sulfo-NHS-LC-生物素技术对Ges-1细胞膜蛋白进行生物素化修饰,标记后的Ges-1细胞膜蛋白与咽峡炎链球菌菌体蛋白进行孵育及pulldown实验,利用质谱技术鉴定出捕获的菌体蛋白。该文章中共捕获三种咽峡炎链球菌蛋白,其中仅TMPC为表面膜蛋白,属于atp结合盒(ABC)样转运蛋白家族,其功能以往被报道为负责嘌呤核苷酸的转运。作者推测TMPC为菌体效应蛋白的可能性较大,因此选取TMPC进行后续验证。

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之后作者通过体外表达纯化GST-TMPC蛋白,利用GST-TMPC蛋白与Ges-1细胞蛋白pulldown-MS鉴定出胃上皮细胞潜在受体因子ANXA2

图示

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继而通过GST pulldown实验获得了TMPCANXA2体外结合互作的证据。

图表

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通过siRNA沉默胃上皮细胞的ANAX2基因表达,可降低咽峡炎链球菌对胃上皮细胞Ges-1AGS细胞的粘附和侵袭比例。

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构建咽峡炎链球菌TMPC敲除株,该敲除株与野生株相比,对胃上皮细胞的粘附和侵袭比例均明显下降,且皮下移植瘤实验中该敲除株的成瘤促进效果不明显。

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进一步通过Western blot等实验明确咽峡炎链球菌膜蛋白TMPC与胃上皮细胞ANXA2受体结合后,激活细胞内丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路,从而破坏胃屏障功能、促进细胞异常增殖并推动胃癌发生。

该文章通过细胞膜蛋白pulldown技术从众多菌体蛋白中识别出效应因子TMPC,继而通过GST pulldown-MS等技术捕获其效应因子ANAX2,为我们提供了寻找病原菌效应蛋白与宿主细胞受体因子的实验思路。

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