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嗜肺军团菌利用Dot/Icm IV型分泌系统（T4SS）将数百种效应蛋白转运至宿主细胞内，但这一跨膜结构机器如何组装并获得分泌能力，仍知之甚少。在本研究中，我们采用冷冻电子断层成像和原位单颗粒冷冻电子显微镜，解析了天然Dot/Icm T4SS的不同结构与功能状态。出乎意料的是，T4SS主要处于静息状态：其包含外膜核心复合物，但缺少内膜复合物，包括DotA。内膜组分的募集形成完全组装但分泌失活的预备状态。DotO-DotI-DotJ-IcmT复合物的3.6 Å冷冻电镜结构结合原位重构，揭示了膜相关组分如何将DotO组织成由二聚体构成的六聚体ATP酶平台。与宿主接触后，T4SS在保留其跨膜支架的同时发生大幅构象重塑。系统激活涉及DotG外膜门的扩张，以及DotA-IcmX原通道转变为开放的转运通道，该通道延伸至细菌表面之外。与底物结合的状态显示通道进一步扩张，揭示了与效应蛋白转运相关的结构可塑性。在巨噬细胞感染过程中，细胞外通道连接细菌膜与宿主膜，从而建立效应蛋白递送的直接通路。综上，我们的发现揭示了Dot/Icm T4SS通道组装与激活的逐步机制：分泌通道经协调性重塑，将静息状态的装置转变为与宿主接触的转运机器。
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嗜肺军团菌利用 Dot/Icm IV 型分泌系统（T4SS）将数百种效应蛋白转运至宿主细胞中，但这种跨包膜机器如何组装并获得分泌能力，仍未得到充分阐明。在本研究中，我们结合冷冻电子断层成像和原位单颗粒冷冻电子显微镜，解析了天然 Dot/Icm T4SS 不同的结构与功能状态。出乎意料的是，T4SS 主要处于静息状态，其包含外膜核心复合物，却缺少包括 DotA 在内的内膜复合物。内膜组分的募集形成了完全组装但分泌非活性的预备状态。我们获得了 DotO–DotI–DotJ–IcmT 复合物的 3.6 Å 冷冻电镜结构，并将其与原位重构结果相结合，揭示了膜相关组分如何将 DotO 组织成由二聚体构成的六聚体 ATP 酶平台。与宿主接触后，T4SS 在保留其跨包膜支架的同时发生大幅构象重塑。其激活过程包括 DotG 外膜门的扩张，以及 DotA–IcmX 原通道向开放转运通道的转变；该通道延伸至细菌表面之外。与底物结合的状态显示通道进一步扩张，揭示了与效应蛋白转运相关的结构可塑性。在巨噬细胞感染过程中，细胞外通道连接细菌膜与宿主膜，形成效应蛋白递送的直接通路。综上，我们揭示了 Dot/Icm T4SS 通道组装与激活的逐步机制：分泌通道通过协调重塑，将静息状态的装置转变为与宿主接触的转运机器。
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利益声明
作者声明不存在任何竞争性利益。
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发布于 2026 年 10 月 21 日。
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《军团菌 IV 型分泌系统的动态与激活》
Samira Heydari、Jian Yue、Zi Yang、Sheng Shu、Hongpeng Wang、Wei Mi、Craig Roy、Jun Liu
bioRxiv
2026.10.19.760228；
doi: https://doi.org/10.64898/2026.10.19.760228
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《军团菌 IV 型分泌系统的动态与激活》
Samira Heydari、Jian Yue、Zi Yang、Sheng Shu、Hongpeng Wang、Wei Mi、Craig Roy、Jun Liu
bioRxiv
2026.10.19.760228；
doi: https://doi.org/10.64898/2026.10.19.760228
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关键词：军团菌 · IV型分泌系统 · 冷冻电子显微镜 · 分泌通道组装 · 效应蛋白转运 · 宿主-病原体互作
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.19.760228v1?rss=1