TCS 由*激酶（Histidine Kinase，HK）和反應調節蛋白（Response Regulator，RR）組成。如同接力賽中，隊員之間傳遞接力棒般，它們之間通過磷酸基團的傳遞實現信號的轉導，磷酸化后的應答調節蛋白可以調控一些特殊基因的表達。HK 蛋白是細菌的感應器，通過感知不同的環境條件從而做出相應的響應。大多數細菌體內存在數十對 TCS，它們調控了細菌絕大多數生理過程，包括細菌的趨化性、感知滲透壓、孢子的形成、營養元素的代謝以及次級代謝產物的生物合成等。以大腸桿菌為例，它的基因組編碼了 62 種 TCS 蛋白，參與調控趨藥性、新陳代謝和轉運等多個生理過程。以往研究發現，鼠傷*以胞吞的方式入侵宿主細胞。沙門氏菌雙組分系統通過感知環境 pH 的變化，在沙門氏菌的感染及釋放過程中發揮了重要的作用。在這個過程中，雙組分系統中的*激酶會實現不同功能的切換，但其分子機制并不清晰。

近日，*武漢物理與數學研究所姜凌課題組與美國杜克大學、中科院武漢病毒研究所合作，成功捕獲了磷酸傳遞過程中的蛋白質瞬態復合物。研究人員發現雙功能蛋白 HK853 酶活受 pH 調控，酸性環境下 HK853 會發生構象變化，使磷酸酶活性降低；通過沙門氏菌雙組分體系 EnvZ-OmpR 的胞內及胞外實驗發現，pH 變化調控毒力因子的表達，進而影響了細菌侵染能力。據此，研究人員提出 HisKA 家族*激酶行使磷酸酶活性的酶促反應機理。由于雙組分信號傳導系統目前只在細菌、古生菌和植物中有發現，而在人類和其他哺乳動物體內尚未發現，因此可根據該機制進行藥物設計，將雙組分轉導系統作為藥物靶標，只殺死細菌而對人體無害。該研究結果對了解細菌信號轉導機制、耐酸性致病菌如沙門氏菌的毒力分泌機制以及新型抗菌藥物的研發均具有參考價值。

相關研究成果以 A pH-gated conformational switch regulates the phosphatase activity of bifunctional HisKA-family histidine kinases 為題，發表在《自然 - 通訊》上