假结核耶尔森氏菌VI型分泌系统效应蛋白TseL调节小鼠肥胖的机制研究

Obesity has become a serious global public health issue and gut microbiota plays a critical role in the development of obesity. However, how gut microbiota affects obesity and the underlying molecular mechanisms remain to be clarified. Our previous work showed that TseL, an effector from the intestinal bacteria Yersinia pseudotuberculosis type VI secretion system (T6SS) has the ability to regulate obesity in mice. Based on this novel finding, in this study we planned to combine the transcriptome, metabolome and target protein screening approaches to identify the host target protein of TseL and reveal the possible obesity-related signaling pathways and metabolic pathways affected by TseL and compare its mechanisms of action with leptin. This study will elucidate the mechanism of effector TseL in regulating obesity in mice at the molecular level and deepen the current understanding about the relationship between gut microbiota and obesity. This could provide new therapeutic targets for the treatment of obesity and related diseases and new concepts for the study of gut microbiota-host interactions. In addition, this study also has great importance for understanding of the new functions of T6SS effector.

肥胖已经成为一个日益严峻的全球性公共卫生问题，肠道微生物在肥胖发生中扮演重要角色，但目前关于肠道微生物通过何种方式影响肥胖及其分子机制所知甚少。本项目将在肠道细菌假结核耶尔森氏菌VI型分泌系统效应蛋白TseL影响小鼠肥胖这一重要发现基础上，综合利用转录组学、代谢组学和靶标蛋白筛选等技术，筛选TseL在宿主体内作用的靶标蛋白，揭示受其影响的肥胖相关信号通路和代谢途径，比较其与瘦素作用机制的异同。本项目将从分子水平揭示细菌效应蛋白TseL调节小鼠肥胖的机制，以深化当前对肠道细菌与宿主肥胖关系的认识，为治疗肥胖症和相关病症提供新的靶点，并为研究肠道菌群与宿主的相互作用提供新的思路。此外，本项目对认识VI型分泌系统效应蛋白的新功能也具有重要意义。

本项目主要研究肠道细菌假结核耶尔森氏菌VI型分泌系统效应蛋白TseL影响小鼠肥胖的机制。发现TseL进入小鼠体内之后主要分布在肝脏和脂肪组织。进一步研究发现TseL减轻小鼠肥胖的能力与瘦素信号通路无关。随后，对与TseL蛋白相互作用的宿主蛋白进行了初步筛选，鉴定到多个候选基因。通过16s扩增子测序，发现TseL蛋白会显著影响小鼠肠道微生物的菌群结构，并可能通过影响宿主肠道稳态来影响宿主肥胖。在此基础上，发现TseL效应蛋白通过影响细菌间的竞争来显著影响小鼠肠道菌群结构。具有TseL的假结核耶尔森氏菌对革兰氏阳性菌如金黄色葡萄球菌也具有明显的竞争优势，而缺失tseL基因后其对金黄色葡萄球菌的竞争能力明显下降，说明tseL基因在假结核耶尔森氏菌与革兰氏阳性菌的竞争中也发挥重要作用。最后发现TseL在假结核耶尔森氏菌与其他细菌的竞争中发挥作用是通过其与Fe3+结合来介导的。这些发现这极大的拓展了当前对于T6SS效应蛋白发挥功能作用方式的认识。.同时在本项目的支持下，在假结核耶尔森氏菌T6SS分泌的效应蛋白中鉴定到一个在细菌致病中发挥重要作用的小肽TssS。研究发现，TssS可以经由假结核耶尔森氏菌的T6SS投递至宿主细胞，抑制宿主细胞的天然免疫反应，尤其是STING介导的天然免疫反应。TssS通过降低细胞质Mn水平来抑制STING介导的天然免疫反应，进而拮抗宿主对细菌的清除作用。该研究揭示了T6SS效应蛋白TssS螯合宿主细胞内Mn以抑制宿主的抗菌天然免疫系统的新机制。此外，还发现鼠伤寒沙门氏菌感染后，能够诱导线粒体DNA的释放，进而激活宿主cGAS-STING介导的天然免疫反应。最后，在本项目的支持下，系统总结T6SS在微生物组调节、致病机制和抗环境胁迫能力方面的进展。.