阻断志贺和蓖麻毒素的新亮点 以及标志性的生物过程

闵东，博士和他的实验室是毒素的世界专家以及如何对抗它们。他们已经想通了如何艰难梭菌的最有力的毒素进入细胞和注意力集中在那个自1969年以来首次确定新的肉毒杆菌毒素。现在，他们将目光放在志贺和蓖麻毒素上，他们不仅发现了新的潜在防线，而且还揭示了细胞生物学的一个基本部分：糖基化。

该研究最近发表在PLOS Biology上，使用CRISPR / Cas9技术探索细胞中毒素的必需因子。志贺毒素是一种广泛的食物中毒来源，由志贺氏痢疾杆菌和一些大肠杆菌菌株产生。如O157：H7，偶尔会引起儿童溶血性尿毒综合征，严重的肾脏疾病。蓖麻毒素是一种植物毒素，用作生物恐怖主义剂。

毒素在细胞受体中需要什么?

志贺和蓖麻毒素毒素在我们的组织内部具有相似的作用机制，破坏细胞产生蛋白质的能力。然而，为了进入，它们依赖于不同的进入门户：志贺毒素使用一种称为Gb3的糖脂(一种带糖的脂肪分子)作为受体，而蓖麻毒素使用多种聚糖(糖分子)。

但除此之外，鲜为人知。董和第一作者，波士顿儿童医院泌尿外科的研究人员Songhai Tian博士希望完成图片。

该研究小组开始了志贺毒素。他们使用CRISPR / Cas9进行全基因组筛选。筛选需要在细胞系中逐个系统地删除基因，以查看它们中的任何一种的丢失是否阻止毒素进入。

“以前这是不可能的，因为在大多数细胞类型中都没有发现毒素受体，”Dong说。“松海筛选了许多不同的细胞系，但没有取得多大成功，直到他与我们的邻居，泌尿外科的Rosalyn Adam博士谈话，他恰好有一些膀胱癌细胞系。其中一个对志贺超敏感毒素，因为它具有高水平的Gb3。找到一个好的细胞模型是该项目的第一个突破。“

第二个筛选，在容易获得的HeLa细胞系中，寻找蓖麻毒素毒性所需的细胞因子。

“屏幕方法非常强大，”田说。“它确定了两种毒素的几乎所有已知因素，以及一些新的因素。”

阻断毒性的新线索

当研究小组比较志贺和蓖麻毒素筛选的结果时，他们发现两种毒素类别需要穿透细胞的因素：跨膜蛋白TMEM165和TM9SF2。两者均存在于细胞的高尔基体中，其作用是修饰和包装由细胞制成的大分子。当任何一种被删除时，细胞产生减少量的称为糖鞘脂的一组脂肪分子，包括Gb3。

TMEM165和TM9SF2在功能上过于笼统，无法作为试图用药物阻断的安全靶标，但它们可以指向其他可能靶向的抑制性分子。

第三种蛋白质LATMP4a提供了更直接的承诺。细胞特别需要制备志贺毒素使用的Gb3受体。“这种蛋白质以前是不知道的，我们认为它会为志贺毒性做出很好的治疗目标，”董说。

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董对于糖基化 - 糖与大分子如蛋白质和脂质的附着 - 所做的工作同样令人兴奋。这种基本的生物学过程使我们的细胞能够创造出更多变化的分子，这些分子具有多种功能，超出我们基因编码的范围，并且还在疾病中发挥作用。

“我们使用毒素作为探测来理解一个关键的细胞过程，”Dong阐述道。“在我们的筛选中发现了两种新的高尔基体蛋白TMEM165和TM9SF2，就像调节高尔基体中的整体环境一样。我们现在正试图了解它们具体调节的是什么。”

这是不是第一次董的毒素研究的一个已经转向了意想不到的事情：工作艰难梭菌的毒素 B已经透露了一个潜在的抗癌战略。