日前，首都医科学院附属上海友谊诊所杨国威研究员团队与中国医学科大学病原生物学研究所杨剑研究员团队合作在国际病原生物学刊物《PLOS》同期发表了两篇题为“-widerolesofTc”和“N-andtotheofTconcells”的研究论文，首次对毒素复合体（Toxin，简称Tctoxin）在各类病菌中的分布、进化、毒力结构域特点等进行了全面系统的剖析，阐明了Tctoxin家族是一类在真菌中广泛存在的多型性毒素系统；通过全基因组敲除文库筛选，发觉了寄主细胞膜表面的N-聚糖及糖胺聚糖可以分别介导不同Tctoxin的寄主靶点性。附属上海友谊诊所宋楠副研究员、中国医学科大学病原生物学研究所陈立宏副研究员及美国华威学院周哲敏博士为论文的共同第一作者，附属上海友谊诊所杨国威研究员和中国医学科大学病原生物学研究所杨剑研究员为共同通信作者。
Tctoxin是一类ABC型真菌毒素，最早发觉于发光链球菌（）中，其一般是由TcA、TcB及TcC三个亚基按5：1：1的比列组成的高分子量蛋白质复合体细胞膜受体，其中TcC蛋白C末端毒力结构域可经由TcA产生的孔道转运至靶细胞内部，从而发挥毒性作用。目前国际上对该真菌毒素的研究主要集中于结构生物学方面，并且对于其在其他病原菌中的分布情况、宿主细胞靶点性、及其是否参与病原菌相关感染性疾患的致病过程等依然未知。
该研究首先针对TcA、TcB及TcC蛋白的保守结构域信息，通过基于隐马模型的蛋白特点谱结合基因组排列关联性剖析，从公开的真菌基因组序列中，辨识出2528个tc基因簇，发觉其中大部份Tctoxin分布于假单胞菌、沙门氏菌、变形链球菌、耶尔森氏菌等临床常见病原菌中（图1）。针对TcC蛋白C末端潜在毒力结构域进行了降维剖析和功能预测，结果显示这种Tctoxin可能编码了百余种未知的毒力因子。此后，为了推动后续的相关功能研究，还专门设计建立了开放共享的Tctoxin数据库。进一步通过对数据库中收录的近30万沙门氏菌和耶尔森氏菌基因组草图中的tc基因簇的深入剖析，阐明了TcC蛋白基序除了对于其C末端结构域的自剪切释放至关重要，但是其高度保守的核苷酸序列能够通过同源重组的方法介导Tctoxin毒力结构域的水平转移。因而以进化的角度解析了Tctoxin作为一类多态型毒素家族，怎样获得不同毒力结构域的可能分子机制。
图1.Tctoxin在真菌中广泛分布
Tctoxin的靶细胞特异性是由TcA五聚体决定，目前P.的TcA蛋白（Pl-TcdA1）相关的冷藏电镜结构已被解析，但具体的结合机制仍未阐释。该研究团队通过对上述Tctoxin数据库中的1189个TcA蛋白的降维剖析，发觉其可以分为5个亚类，且不同亚类存在较好的种属特异性。目前功能研究较为明晰的Tc多由I型TcA蛋白参与组成。通过-Cas9全基因组敲除细胞文库结合二代测序技术，该研究发觉不同的I型TcA蛋白具有不同的靶细胞结合分子，比如Pl-TcdA1和Pl-TcdA2可分别通过N-聚糖及糖胺聚糖等分子实现Tctoxin与靶细胞的结合（图2）。该研究说明Tctoxin家族真菌毒素不仅剩在多种毒力结构域，不同TcA蛋白还具有其特异的结合分子及靶细胞细胞膜受体，并进一步提示Tctoxin可能作为重要的真菌毒素，介导不同种属真菌的寄主移栽及毒力作用。
图2.N-介导Tctoxin的细胞靶点性
上述两项连续性研究工作揭示了Tctoxin的广泛分布及毒力作用多样性，并为后续研究该真菌毒素的致病机制提供了详尽的数据支持及研究体系。据悉，通过充分解析TcC蛋白C末端结构域的理化性质及TcA蛋白受体结合结构域，后续研究可能将该真菌毒素改构为具有靶细胞特异性的蛋白质转运工具，因而在生物医学领域具有潜在的应用前景。
该研究得到国家自然科学基金（，，）、北京市三院管理中心“青苗”计划（）等项目捐助。
杨国威，首都医科学院附属上海友谊诊所研究员，硕士生导师，历任上海温带医学研究所主任助理，温带病预防研究上海市重点实验室处长。常年从事真菌与寄主互相作用的研究，主要聚焦于真菌分泌系统及其相关毒力因子致病性等方面的工作。2012年归国以来，针对真菌六型分泌系统和真菌毒素复合物等方面的研究，以第一作者/通信作者（含共同）在CellHost&、Cell、eLife和PLOS等刊物发表多篇高水平论文。