一种在全球范围内造成医院和社区感染腹泻及肠炎的重要病原体——“艰难梭菌”,被西湖大学科学家发现其入侵人体的新“大门”,这为开发新的治疗手段提供了启示。相关论文已发表在国际知名期刊《细胞》上。
艰难梭菌的Ⅱ型分支由于其强致病性,又被称为“超毒力分支”。而毒素B(TcdB)是其致病的关键“武器”。西湖大学生命科学学院特聘研究员陶亮团队与施一公团队合作,利用冷冻电镜单颗粒三维重构技术,首次揭示了超毒力分支艰难梭菌毒素B的肠道上皮受体——TFPI蛋白。
“我们之前已经发现了毒素B的部分家族成员,可以通过一种叫做FZD蛋白的‘大门’进入人体。”陶亮说。毒素对“门”的选择很挑剔,家族中另外两位“兄弟”TcdB2和TcdB4就不识别FZD这扇“门”。
不知道“大门”在哪里,这两种毒素变体又是如何入侵人体细胞的?陶亮团队猜测,一定存在“另一扇门”——即某种未知受体介导了变体的毒素B入侵细胞。
通过排查出一系列相关的候选因子,即“怀疑对象”,团队最终锁定了一个名为组织因子途径抑制因子(TFPI)的蛋白,认为这个存在于细胞表面的蛋白“涉案”可能性最大,很可能就是这两种毒素B变体进入细胞的“另一扇门”。
陶亮团队与施一公团队合作捕捉到了该毒素B变体“开门”瞬间的重要影像,解析了分辨率为3.1埃(长度单位,表示10-10米)的毒素-受体复合物的三维结构。
研究发现,含有TFPI部分关键区域的可溶性蛋白,可以作为“诱饵”,迷惑并诱捕毒素分子。无论是在细胞水平还是小鼠模型中,这类“诱饵”都可以有效阻止超毒力分支艰难梭菌的毒素B的破坏,起到了显著的保护作用。
“这不仅进一步证实TFPI是超毒力艰难梭菌的TcdB在肠道上皮中的受体,更预示了可溶性TFPI作为中和蛋白在防治超毒力艰难梭菌感染中的潜在应用价值。”陶亮说,艰难梭菌的特性使其在抗生素治疗时效果较差且复发严重,相比之下,中和抗体这样的新策略理论上说靶点更加精准,对人体和环境带来的负面影响也更小。