结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)是人类结核病的致病菌,目前,预计全球约有1/3的人群被结核分枝杆菌感染。虽然结核病是一个古老的疾病,但是到目前为止,我们对其致病机理仍所知有限,缺乏有效的治疗手段与疫苗。结核分枝杆菌基因组上,存在两个特殊的基因家族-PE/PPE家族,约占到结核分枝杆菌基因组编码区的10%。由于PE/PPE家族蛋白含有大量的重复单元,所以一直以来都被认为是发生重组与突变的热点区域,而且不同的PE/PPE蛋白在不同的菌株中存在序列的多态性,所以人们猜测结核分枝杆菌可能是通过该家族进行抗原变异,从而逃逸宿主的免疫反应。前期我们利用海分枝杆菌(Mycobacterium marinum)转座子随机插入突变库筛选到3株ppe38的突变菌株,研究发现：海分枝杆菌ppe38突变株(05B1)中典型的索状结构消失；细胞定位实验证明PPE38蛋白位于细胞壁外侧；在巨噬细胞感染实验中,发现PPE38蛋白能够诱导促炎因子TNF-a和IL-6的高表达,同时05B1对巨噬细胞的侵染能力显著降低；在斑马鱼感染实验中,05B1相较于野生株(WT)毒力显著降低,肝脏CFU计数表明05B1在斑马鱼体内的增殖速度低于WT。这些都表明PPE38蛋白是分枝杆菌重要的毒力因子,与宿主存在着复杂的相互作用。但是PPE38蛋白如何与宿主相互作用,以及其致病机理尚不清楚。为了进一步阐明PPE38蛋白与巨噬细胞之间的相互作用机制,在本研究中,我们利用SILAC/AACT技术标记巨噬细胞,用WT和05B1分别感染标记的和非标记的巨噬细胞,通过质谱对PPE38蛋白引起的下游信号进行分析。我们发现PPE38蛋白能够与TLR2相结合,通过NF-κB.ERK、JNK和PI3K通路影响下游信号转导。同时通过生物信息学方法对与PPE38蛋白刺激相关的转录因子和转录因子相关蛋白进行了研究,明确了转录因子与相关生物学过程之间的联系。质谱结果显示MHC-1及其通路相关蛋白表达降低,所以我们推测PPE38蛋白能够降低巨噬细胞表面MHC-1分子的表达,最终抵御宿主适应性免疫杀伤。为了进一步探究PPE38蛋白与宿主免疫系统之间的相互作用,我们分别在细胞与宿主整体水平对PPE38蛋白的功能进行了研究。在巨噬细胞模型上分析PPE38蛋白的功能,发现其参与到细菌侵染宿主细胞的过程中,能够降低巨噬细胞表面MHC-1分子的表达,但不能特异性的引起细胞死亡。在斑马鱼幼鱼模型中,发现WT与05B1感染后在宿主体内的增殖无差异,提示PPE38蛋白对宿主固有免疫的影响有限。进一步利用耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)外源表达PPE38蛋白(MS-PPE38)感染C57BL/6小鼠,通过器官CFU计数、免疫组化和流式细胞术等方法,发现PPE38蛋白对耻垢分枝杆菌在小鼠中的存活起到保护性作用,能够降低巨噬细胞表面MHC-1分子的表达,继而抑制宿主CD8+T细胞的激活,最终逃逸宿主免疫系统的杀伤。本研究成果将有助于阐明PE/PPE家族蛋白在分枝杆菌致病中的重要作用,尤其是分枝杆菌如何通过PPE蛋白逃逸宿主免疫,而且对研究分枝杆菌其他细胞壁蛋白与宿主的相互作用有借鉴作用。