论文题目：Pathogen-derived glyoxylate inhibits Tet2 DNA dioxygenase to facilitate bacterial persister formation

期刊名称：Cell Metab.

成果所有人：叶丹课题组

论文发表时间：2025年05月06日

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本研究聚焦于病原菌感染过程中，其特异性代谢产物乙醛酸如何作为一种超越传统代谢功能的信号分子，通过抑制宿主细胞的表观遗传酶TET2，介导免疫逃逸并促进慢性感染。研究的核心对象是DNA去甲基化酶TET2及其在先天免疫中的作用。TET2是α-酮戊二酸（α-KG）依赖的双加氧酶，其活性高度依赖于胞内代谢环境。我们通过系统性筛选人类代谢物库发现乙醛酸是TET2的潜在抑制剂，并提出了一个关键科学问题：在病原菌（以沙门氏菌为模型）感染巨噬细胞的过程中，细菌代谢重编程所产生的特定代谢物，能否直接干扰宿主TET2的功能，从而为其生存创造有利条件？ 为系统解答上述问题，我们构建并运用了一套多层次、跨学科的研究技术体系： 1. 计算生物学与虚拟筛选平台： · 方法：基于已解析的TET2催化结构域晶体结构，采用分子对接软件对Human Metabolome Database中超过9000种代谢物进行虚拟筛选。· 仪器/工具：高性能计算集群、分子模拟软件 · 目的：预测能与TET2活性口袋结合的小分子，初步锁定乙醛酸等候选代谢物。2. 生物化学与生物物理验证平台： · 蛋白纯化与酶活检测：利用原核（SUMO-His tag）表达系统纯化获得高纯度、有活性的TET2蛋白。通过建立体外酶活反应体系，使用流式细胞术检测产物5hmC的生成，以测定乙醛酸对TET2活性的半数抑制浓度。 饱和转移差核磁共振：使用高场核磁共振波谱仪进行STD-NMR实验，直接在溶液环境中证实乙醛酸与TET2的特异性结合，并通过竞争实验观察α-KG对其结合的抑制。3. 细胞与动物感染模型功能研究平台： · 细胞模型：构建沙门氏菌感染的小鼠骨髓来源巨噬细胞模型。使用LC/MS技术检测感染后细胞内乙醛酸的动态积累。通过TT-seq、qPCR、Western Blot、ChIP-qPCR等技术，分析TET2下游靶基因（如促炎因子）的表达变化。· 动物模型：建立沙门氏菌系统性感染的小鼠模型。利用细菌荧光稀释报告系统，通过流式细胞术在体内区分并定量持留菌。使用基因敲除小鼠（如Tet2催化活性突变小鼠、IRG1或Rab32敲低/敲除小鼠）进行遗传学验证。本研究发现：1. 乙醛酸是TET2的新型α-kg竞争性抑制剂2. 沙门氏菌感染的巨噬细胞中，乙醛酸在巨噬细胞中和积累，抑制tet2的活性，并且抑制下游以Nos2为代表的促炎基因的表达 3. 在细菌感染的小鼠中，乙醛酸抑制宿主tet2,并抑制下游以一氧化氮为首的抗感染免疫，促进持留菌的生存。4. 通过VC激活宿主tet2，可以促进抗感染免疫，并与抗生素协同杀伤持留菌。