2019年4月10日，国际顶级学术杂志Cell子刊《Molecular cell》（IF 14.248），在线发表了我院李姗教授科研团队与北京生命科学研究所邵峰院士科研团队、中国科学院生物物理所丁璟珒研究员联合完成的题为“Structural and Functional Insights into Host Death Domains Inactivation by the Bacterial Arginine GlcNAcyltransferase Effector”的研究论文。该文章揭示了大肠杆菌Ⅲ型分泌系统效应蛋白NleB作用于死亡受体家族进而使其发生精氨酸N-乙酰葡萄糖胺化修饰的分子作用机制。

李姗博士的前期工作发现Ⅲ型效应蛋白NleB家族，以一种全新的精氨酸N-乙酰葡萄糖胺化修饰作用于宿主细胞的死亡结构域，从而抑制了宿主死亡受体所介导的细胞死亡（Li et al . , Nature, 2013)。在原有工作的基础上，本研究解析了精氨酸N-乙酰葡萄糖胺化修饰后的死亡受体（TRADD-DD和FADD-DD）的晶体结构，证实了精氨酸上的糖基配体是由β构象连接而成，而不是之前报道的α构象连接。鉴于UDP-GlcNAc中的GlcNAc是α构象连接，因此，NleB使其底物（死亡受体）发生精氨酸N-乙酰葡萄糖胺化修饰时其糖基配体发生了构象翻转；揭示了NleB的催化机理属于反式糖基转移酶（Inverting Glycosyltransferase）。本研究还进一步通过解析NleB单体及NleB/FADD/UDP/Mn²⁺复合体的晶体结构，证实了NleB属于GT-A型N-乙酰葡萄糖胺转移酶家族；并详尽的阐释了为什么死亡受体蛋白中的精氨酸（精氨酸在生理pH条件下为一个极弱的亲核试剂）能够发生N-乙酰葡萄糖胺化修饰。

本研究结合晶体结构数据、生化实验和质谱数据发现和证实了NleB对死亡受体蛋白家族成员具有选择性，即NleB可以选择性修饰TRADD、RIPK1、FADD、TNFR1、FAS和DR3，而不能修饰DR4和DR5。本研究发现死亡受体与NleB蛋白的结合界面决定了其底物选择性，并通过动物感染模型证实了NleB蛋白部分关键位点的生物学功能。

李姗教授为本文的共同通讯作者，我院感染与免疫性疾病研究所职工潘兴和杜力杰分别为第二、第三作者，我院职工薛娟也有重要贡献。该研究得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院先导项目及湖北省科技厅重点项目等基金资助，由中国科学院生物物理所，华中农业大学，北京生命科学研究所和十堰市太和医院感染与免疫性疾病研究所联合完成。