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迟缓爱德华氏菌(Edwardsiella tarda,E.tarda)是重要的革兰氏阴性致病菌,其宿主范围极广,可以感染鱼类、两栖类、爬行类、哺乳动物以及人类,最常见的宿主是鱼类。E.tarcda既能感染咸水鱼也能感染淡水鱼,是水产养殖中常见病原菌,它能使鱼类患爱德华氏菌病(Edwardsiellosis),每年都会给水产养殖业带来巨大的经济损失。目前对于爱德华氏菌病的防治以化学防治法为主,虽然有多个课题组致力于爱德华氏菌病疫苗的研究,但目前都没有商业化的疫苗可用。Ⅲ型分泌系统(Type Ⅲ Secretion System,T3SS)广泛存在于动植物革兰氏阴性病原菌中,病原菌利用T3SS将毒力蛋白(effectors,效应蛋白)“注射”到宿主细胞的细胞质内,干扰宿主的正常生理活动。T3SS是E.tarda重要的致病因子,E.tarda利用T3SS将效应蛋白输送到鱼体细胞内,使鱼类患败血病死亡。T3SS的针状结构由超过100个needle蛋白构成。研究表明,T3SS的针状结构是由needle蛋白的C端通过疏水相互作用有规律地聚集组装而成。EsaG是组装迟缓爱德华氏菌T3SS针状结构的基本单位,它是一个序列同源性低但结构高度保守的蛋白。我们对Orf13进行了生物信息学分析,结果表明Orf13属于YscE超家族,YscE为耶尔森氏菌的needle蛋白YscF的两个分子伴侣之一,所以我们推测Orfl3是迟缓爱德华氏菌needle蛋白EsaG的分子伴侣。此外,酵母双杂交实验表明EsaH与Orf13存在强相互作用,推测EsaH是EsaG的另一个分子伴侣。本研究利用结构生物学方法解析了E.tarda Ⅲ型分泌系统Orfl3/EsaH以及EsaG/Orfl3/EsaH复合物的晶体结构,从原子水平阐明Orfl3/EsaH复合物作用分子伴侣对needle蛋白EsaG的保护机理。解析的晶体结构表明易于聚集的EsaG的C末端被包裹在Orf13/EsaH复合物形成的疏水腔内,而EsaG的N端则游离在复合物之外形成无规则结构。本研究表明EsaG需要Orf13/EsaH两个分子伴侣的帮助才能防止其聚集,这两个伴侣蛋白缺少其中任何一个EsaG都无法稳定存在。通过序列和结构比对我们发现虽然EsaH只有5个α螺旋,但是Orf13/EsaH复合物仍然能够执行needle蛋白分子伴侣的功能,从进化的角度来看,这样更有利于细菌的生存。本研究首次解析了迟缓爱德华氏菌Ⅲ型分泌系统关键蛋白的晶体结构,并阐明了 Orf13/EsaH复合物对needle蛋白EsaG在胞内被保护的分子机理,由于needle蛋白对病原菌行使细胞毒性起重要作用,EsaG/Orf13/EsaH复合物也能成为抗菌药的靶点,为抗爱德华氏菌病的药物设计与筛选提供结构基础。