IV型菌毛（Type IV pili,T4P）是广泛分布于细菌和古细菌中的表面纤维结构，在包括细菌黏附、运动、生物膜形成、DNA摄取、蛋白质分泌、噬菌体感染等生物过程中发挥重要作用。作为一种跨膜纳米机器，T4P系统通过内外膜复合体协同工作，实现菌毛的延伸与回缩，从而介导细胞间相互作用和宿主感染。该系统在多种病原菌中与毒力密切相关，是近年来微生物学与结构生物学研究的热点之一。
根据系统组成和演化特征，T4P可分为Ⅳa型、Ⅳb型和Ⅳc型三个亚类。其中，Ⅳb型菌毛系统（T4bP）在肠致病性大肠杆菌（EPEC）、霍乱弧菌和其他多种病原体中均有分布，主要介导细菌间自聚集和宿主上皮细胞黏附，是病原菌定植与感染的关键因子。与Ⅳa型和Ⅳc型系统不同，T4bPS的secretin蛋白属于脂蛋白型外膜孔道，不依赖传统的pilotin蛋白进行膜定位。由于缺乏脂蛋白型secretin复合物的高分辨率结构，其跨膜装配及伴侣协同机制长期未明，成为理解菌毛系统装配的关键科学问题。
近日，湖南大学生命医学交叉研究院尹孟/严照峰教授团队利用单颗粒冷冻电镜技术，首次解析了EPEC中T4bPS的secretin复合物BfpB-BfpG的高分辨率结构，其整体分辨率达到2.56Å，揭示了细菌Ⅳb型菌毛系统脂蛋白secretin复合物组装的新机制。相关成果以“Structural insights into the secretin complex of a type IVb pilus system”为题，于2025年10月16日发表于Nature Communications杂志。
研究发现，BfpB-BfpG复合物以17:17的化学计量形成对称性的环状结构，其通道直径显著大于已报道的T2SS、T4aP以及T4cP secretin复合物。BfpB由四个结构域组成，包括新鉴定的LG结构域、N0结构域、N3结构域及secretin结构域。其中，N3结构域中存在一个独特的β桶状结构（N3 barrel），通过形成反平行β片层增强通道稳定性。突变或缺失N3 barrel均导致细菌自聚集表型完全消失，表明该结构对菌毛生物发生至关重要。
进一步分析显示，BfpB的LG结构域通过N端脂酰化半胱氨酸定位于外膜，其C端区域与伴侣蛋白BfpG形成稳定的“锯齿状”（zigzag-like）相互作用，促进secretin多聚化并稳定复合物外围结构。功能验证实验表明，破坏两者间的β链配对或疏水嵌合显著抑制菌毛组装，揭示BfpG在secretin复合物装配中发挥关键支撑作用。
湖南大学博士研究生裴辰辰、孙慧，合肥市第二人民医院主任医师齐胤良、山西高等创新研究院工程师李小梅以及湖南大学附属医院主任医师方志雄为本文的共同第一作者。湖南大学生命医学交叉研究院尹孟副教授和严照峰教授为本文的共同通讯作者。湖南大学附属医院唐曼娟和湖南大学博士研究生张茹静也参与了本研究。本项目得到了国家自然科学基金（32200992、32371279和32100972）、湖南省科技创新领军人才项目（2025RC1034）、湖南省自然科学基金（2023JJ20007、2022JJ40052和2024JK2129）、广东省基础与应用基础研究基金（2025A1515010385）等资助。尹孟/严照峰教授课题组经费充足，欢迎有志于抗菌药物研究的青年才俊加入课题组从事博士后研究。
全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-65063-w
