Mol Cell | Polysome profiling应用：直击能量命脉，嗜肺军团菌SidL蛋白对宿主糖酵解代谢物的化学改造

病原体与宿主之间的生物冲突驱动了病原体效应蛋白的进化，产生了一系列具有特殊功能的酶。嗜肺军团菌拥有一种庞大的效应蛋白库，这些蛋白通过IV型分泌系统转位至宿主细胞，以建立并维持其复制生态位。

研究这些效应蛋白不仅能揭示病原体如何操纵宿主生物学，还能为理解真核生物过程的内源性调节提供见解。嗜肺军团菌的感染周期始于被阿米巴原虫或巨噬细胞吞噬，随后其效应蛋白会靶向宿主的多种关键过程。

目前，该细菌已知的效应蛋白中约有75%尚未被表征，这暗示了其中蕴藏着大量未被探索的生化活性。尽管已有许多酶类效应蛋白被发现靶向宿主蛋白质，但针对宿主代谢产物的效应蛋白研究相对较少，这使得该领域仍有巨大的探索空间。

2026年7月24日，约翰霍普金斯大学Rachel Green团队在Molecular Cell上发表了题为“The Legionella pneumophila effector SidL is an adenylyltransferase that modifies the glycolytic intermediate 3-phosphoglycerate”的研究论文。该研究发现嗜肺军团菌效应因子SidL是一种腺苷酰转移酶，它通过将糖酵解中间产物3-磷酸甘油酸（3PG）腺苷酸化，生成了一种前所未见的代谢物2-AMP-3-磷酸甘油酸（2-AMP-3PG）。

文章索引

【标题】The Legionella pneumophila effector SidL is an adenylyltransferase that modifies the glycolytic intermediate 3-phosphoglycerate

【发表期刊】Molecular Cell

【发表日期】2026年7月24日

【作者及团队】约翰霍普金斯大学Rachel Green团队

【IF】16.6

研究结果

一、SidL在HEK293T细胞中抑制翻译和mTORC1信号通路

通过嘌呤霉素掺入实验和Polysome profiling多聚核糖体分析，研究发现SidL的表达能够抑制细胞的整体翻译水平。

进一步的免疫印迹实验表明，SidL显著降低了mTORC1信号通路下游底物4EBP1和S6K1的磷酸化水平，证明其对mTORC1活性有强烈的抑制作用。

二、SidL的功能依赖于其保守的MCF1-SHE结构域

生物信息学分析揭示SidL含有一个MCF1-SHE结构域及一个推测的催化三联体（S527、H571、E575）。

通过对这些关键残基进行定点突变，发现突变后的SidL丧失了抑制mTORC1信号、翻译和细胞增殖的能力，表明该结构域及其催化活性对SidL在细胞内的功能至关重要。

三、SidL在体外可水解ATP生成AMP和焦磷酸

体外生化实验利用放射性同位素标记的ATP进行薄层色谱（TLC）分析，证实SidL在肌动蛋白存在下能将ATP水解为AMP和焦磷酸（PPi）。

尽管该活性可激活AMPK，但敲除AMPK并不足以恢复由SidL引起的mTORC1抑制，说明AMP的产生并非抑制mTORC1的主要原因。

四、SidL催化3PG腺苷酸化生成2-AMP-3PG

通过对一个包含数百种代谢物的文库进行体外筛选，研究人员发现SidL能够特异性地修饰糖酵解中间产物3-磷酸甘油酸（3PG）。

利用液相色谱-质谱联用（LC-MS）和核磁共振（NMR）等技术，最终确定SidL催化ATP将AMP基团转移至3PG的2位羟基上，生成了一种全新的分子2-AMP-3-磷酸甘油酸（2-AMP-3PG）。

五、SidL在细胞内腺苷酸化3PG并扰乱糖酵解代谢

在表达SidL的HEK293T细胞中，LC-MS检测到了2-AMP-3PG的生成。

代谢组学分析显示，SidL的表达导致3PG及其下游糖酵解产物水平显著下降，而上游中间产物则出现积累，这直接证明了SidL通过消耗3PG扰乱了宿主细胞的中心碳代谢。

六、嗜肺军团菌感染直接导致巨噬细胞内3PG被腺苷酸化

研究人员利用LC-MS技术分析了被嗜肺军团菌感染的巨噬细胞，发现在感染早期（1-3小时）能够检测到2-AMP-3PG的生成。

该产物的出现严格依赖于功能正常的SidL和IV型分泌系统，证实了SidL在真实感染模型中发挥其腺苷酰转移酶活性。

总结

本研究重新定义了嗜肺军团菌效应因子SidL的功能，揭示其是一种靶向宿主糖酵解途径的腺苷酰转移酶。SidL通过修饰关键代谢物3PG，生成新分子2-AMP-3PG，从而扰乱宿主细胞的中心碳代谢并间接抑制mTORC1信号通路和翻译，为理解病原体与宿主互作提供了新的视角。