科学家发现艰难梭菌毒素B入侵人体新“大门”

西湖大学生命科学学院陶亮团队与施一公团队合作，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。这意味着，他们发现了艰难梭菌毒素B入侵人体的新“大门”。3月17日，研究成果在线发表于《细胞》。

艰难梭菌是一种厌氧的革兰氏阳性细菌，毒素B（TcdB）是艰难梭菌致病的关键“武器”。此前，陶亮团队已破解了部分TcdB是如何通过FZD蛋白这扇“大门”进入肠道上皮细胞的。利用CRISPR/Cas9的基因敲除文库筛选技术，团队锁定了一个名为组织因子途径抑制因子（TFPI）的蛋白，认为其很可能是两种毒素B变体——TcdB2和TcdB4进入细胞的“另一扇门”。

为了验证这一猜想，研究团队首先构建了TFPIβ敲除的小鼠，随后对小鼠进行腹腔注射TcdB4毒素挑战实验，发现有超过60%的纯合型小鼠存活了下来。“这证明TFPI是TcdB4的关键受体，并且显示了肾脏是全身系统感染下的主要受损器官。”陶亮说。

陶亮团队与施一公团队的研究员李颜颜等开展合作，利用冷冻电镜单颗粒三维重构技术，解析了分辨率为3.1埃的毒素—受体复合物的三维结构。团队对艰难梭菌毒素B进入细胞的路径进行了归类：第一类以TcdB1/3/5为代表，从FZD“大门”进入；第二类主要包含超毒力分支的TcdB2和TcdB4，选择通过TFPI“大门”进入。

研究团队构建了一种“TFPI诱饵”，即含有TFPI部分关键区域的可溶性蛋白来迷惑并诱捕毒素分子。结果发现，无论是在细胞水平还是小鼠模型中，这类“TFPI诱饵”都可以有效阻止超毒力分支艰难梭菌毒素B的破坏，起到了显著的保护作用。这不仅进一步证实TFPI是TcdB在肠道上皮中的受体，也预示了可溶性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。

这项研究对于揭示和理解艰难梭菌感染的致病机制，以及梭菌大毒素的进化和工作方式具有重要科学意义，并且为超毒力分支菌株引起的艰难梭菌感染预防和治疗新方法的开发提供了重要理论依据。（记者温才妃通讯员张弛）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.02.010