膽酸是一種宿主和微生物群相關(guān)的代謝物，可以調(diào)節(jié)宿主免疫力與微生物的毒力。膽酸在宿主體內(nèi)合成后會(huì)分泌進(jìn)腸道，而微生物能夠進(jìn)一步代謝其成為結(jié)構(gòu)多樣的初級(jí)和次級(jí)膽酸，他們被發(fā)現(xiàn)在宿主免疫調(diào)節(jié)、抗菌等方面發(fā)揮作用。膽酸也在抑制腸道內(nèi)沙門氏菌感染方面發(fā)揮作用，但是其作用蛋白靶點(diǎn)以及作用機(jī)制并不明確。

美國(guó)Scripps Research的Howard C. Hang教授在一篇文章里對(duì)比了不同膽酸的抗沙門氏菌感染效果，并通過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的光交聯(lián)探針以及化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)對(duì)膽酸的結(jié)合蛋白以及作用機(jī)制進(jìn)行了研究。

研究過(guò)程

首先，作者在HT-29結(jié)直腸腺癌細(xì)胞上測(cè)試了不同膽汁酸對(duì)沙門氏菌感染的作用，通過(guò)已知的沙門氏菌SPI-1致病島關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子HilA的表達(dá)反映效果，從中發(fā)現(xiàn)chenodeoxycholic acid（鵝去氧膽酸，CDCA）有最強(qiáng)的抗感染效果。于是他們CDCA的結(jié)構(gòu)上引入光交聯(lián)基團(tuán)得到alk-X-CDCA，該探針也有抗感染效果。作者還設(shè)計(jì)了無(wú)抗感染效果的幾種膽酸所對(duì)應(yīng)的光交聯(lián)探針，通過(guò)化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)實(shí)驗(yàn)鑒定以及對(duì)比得到了僅在alk-X-CDCA組中被交聯(lián)到的97個(gè)特異性蛋白，其中有多個(gè)已知的毒力相關(guān)蛋白。

作者們從這些特異性蛋白中關(guān)注到了HilD，它被認(rèn)為是SPI-1致病島基因表達(dá)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，能夠形成二聚體、結(jié)合DNA調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄過(guò)程；HilD的同家族蛋白則報(bào)道會(huì)和多種疏水代謝物相互作用，表明這一家族成員可能有廣泛的疏水代謝物作用能力。在沙門氏菌中過(guò)表達(dá)的HilD-HA能夠被CDCA探針交聯(lián)到，并被CDCA競(jìng)爭(zhēng)交聯(lián)信號(hào)，說(shuō)明HilD是CDCA的相互作用蛋白。為了進(jìn)一步尋找CDCA的作用區(qū)域，作者使用易錯(cuò)PCR構(gòu)建了HilD突變體庫(kù)，發(fā)現(xiàn)N末端和Jelly roll基序區(qū)的突變會(huì)降低CDCA對(duì)HilD的抑制效果，進(jìn)一步結(jié)合不同突變位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了HilD Q39E/N44D/H95L三聯(lián)突變體對(duì)膽酸的抵抗力最強(qiáng)，這些位點(diǎn)位于推定的結(jié)合口袋處。

最后，作者使用了HilD三聯(lián)突變型和野生型進(jìn)行了CDCA作用機(jī)制的研究，發(fā)現(xiàn)CDCA可以感染HilD的二聚化以及DNA結(jié)合作用。作者還使用了HilD野生型和突變型的沙門氏菌侵染小鼠，發(fā)現(xiàn)突變型造成的感染更加嚴(yán)重，在飲食補(bǔ)充CDCA時(shí)依然有比野生型更嚴(yán)重的致命性。這些結(jié)果說(shuō)明膽汁酸不僅能夠調(diào)節(jié)宿主免疫過(guò)程，也能夠調(diào)節(jié)沙門氏菌等致病菌的毒性基因來(lái)發(fā)揮抗感染功能。

總之，這篇文章通過(guò)光交聯(lián)探針發(fā)現(xiàn)了膽汁酸CDCA的直接結(jié)合沙門氏菌中的蛋白HilD并發(fā)揮抗感染效果。