NAR丨tRNA应用：锁定翻译关键RNA的ADP核糖基化毒素阻断ACC密码子解码

细菌在密集且营养受限的环境中生存，通常会利用特化的分泌系统向竞争对手递送抗菌毒素以争夺生态位。其中VI型分泌系统（T6SS）是一种广泛存在于革兰氏阴性菌中的收缩型分子注射机器，通过发射由穿刺蛋白复合体构成的管状结构递送效应蛋白进入靶细胞。

重排热点（Rhs）蛋白是一类重要的T6SS多态性毒素，具有特有的贝塔桶状（β-barrel）外壳结构，用于包裹并保护其C端可变毒素结构域。在已知的T6SS毒素中，二磷酸腺苷核糖基转移酶（ART）家族效应蛋白能够利用烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）对细胞内关键靶标进行共价修饰。

先前研究表明，部分ART毒素可通过修饰细胞分裂蛋白FtsZ、延伸因子EF-Tu、23S核糖体RNA（rRNA）或结构性非编码RNA等来抑制靶细菌生长。干扰靶细胞蛋白质翻译机器的核心组件是细菌效应毒素实施生长抑制与种间竞争的普遍且高效的策略。

2026年9月22日，法国埃克斯-马赛大学Eric Cascales团队在Nucleic Acids Research上发表了题为“A type VI secretion ADP-ribosyltransferase Rhs toxin selectively modifies charged tRNA^Thr(GGU)anticodon loops to block ACC codon decoding”的研究论文。该研究发现，紫色色杆菌T6SS毒素RhsF的C端结构域Tre^Thr是一种NAD⁺依赖的ADP-核糖基转移酶，可特异性修饰氨酰化tRNA^Thr(GGU)的反密码环，阻断苏氨酸解码并抑制蛋白质合成。

文章索引

【标题】A type VI secretion ADP-ribosyltransferase Rhs toxin selectively modifies charged tRNA^Thr(GGU)anticodon loops to block ACC codon decoding

【发表期刊】Nucleic Acids Research

【发表日期】2026年9月22日

【作者及团队】法国埃克斯-马赛大学Eric Cascales团队

【IF】13.1

研究结果

一、RhsF-RhsFI是一个毒素-免疫蛋白对，其毒性C末端Tre^Thr是一个ART酶

通过基因组分析和异源表达实验，研究确定了紫色色杆菌中的RhsF蛋白及其下游的RhsFI蛋白构成一个毒素-免疫系统。

结构预测和定点突变实验表明，Tre^Thr具有典型的ART酶折叠结构，其催化活性依赖于Arg1403和Glu1497两个关键氨基酸残基。

二、Tre^Thr以NAD依赖的方式抑制蛋白质翻译

利用体外转录-翻译（IVT）系统，研究发现Tre^Thr的合成在有NAD⁺存在时会自我抑制。

向IVT反应体系中加入纯化的Tre^Thr蛋白，能够显著抑制报告蛋白GFP的合成，且这种抑制作用严格依赖于NAD⁺存在，证明Tre^Thr通过ART酶活性抑制了蛋白质翻译过程。

三、Tre^Thr的修饰靶点是携带了氨基酸的tRNA

通过生物素标记的NAD⁺（Biotin-NAD）进行标记实验，研究人员发现Tre^Thr在IVT体系中主要修饰的是低分子量的RNA，即tRNA。

进一步实验表明，这种修饰作用并不需要核糖体参与，但必须在tRNA被氨基酰化后才能发生，说明Tre^Thr特异性识别并作用于氨酰tRNA。

四、Tre^Thr通过修饰tRNA^Thr(GGU)的反密码子来阻断ACC密码子解码

通过对被修饰的tRNA进行富集、测序和定位分析，研究最终确定Tre^Thr的精确靶点是两种具有GGU反密码子的苏氨酸tRNA（thrT和thrV），修饰位点位于其反密码子环上。

功能实验证实，Tre^Thr能够抑制含有苏氨酸ACC密码子的基因翻译，但对不含该密码子的基因没有影响，从而揭示了其通过精准修饰tRNA反密码子来阻断特定密码子解码的全新作用机制。