肠道沙门氏菌是一种常见的食源性致病菌,大多数能引起家禽家畜等动物致病,有些还可特异性针对人类引起伤寒及食物中毒,属于高度耐药型致病菌,急需开发新型抗感染药物。沙门氏菌致病的关键在于其与宿主细胞接触后,会通过Ⅲ型分泌系统（Type Ⅲsecretion system,T3SS）向宿主细胞内注射效应蛋白,从而调控宿主细胞囊泡运输,免疫应答等生理活动,以方便其高效侵染宿主细胞。T3SS是革兰氏阴性病原菌中普遍存在的一类蛋白质运输系统和毒力系统,是由20多种蛋白质组成的复杂跨膜分子机器。在不同病原菌中,其结构与功能非常保守。在过去二十多年时间里,通过利用遗传、生化和结构生物学等手段,Ⅲ型分泌系统结构和功能的研究已经有了很大的突破,但位于其核心跨膜区的SctV家族蛋白的结构和功能仍不明确,这在一定程度上限制了对T3SS能量转化和底物协同转运机制的理解,以及以T3SS为靶点的新型抗感染药物的开发。SctV家族蛋白位于T3SS的核心部位,由8次跨膜螺旋组成的跨膜区（SctVTM）和一个大小约40 KDa的胞内区（SctVC）组成。作为T3SS第一个被鉴定的组分,SctV蛋白家族自1989年被发现以来受到广泛关注。SctV胞内区的结构研究表明,SctV家族蛋白以九聚体的形式发挥功能。跨膜区作为T3SS分泌通道的组成部分,其潜在功能是作为质子泵为T3SS分泌活动提供能量。连接胞内区和跨膜区的铰链区（linker区,SctVL）通过影响胞内区蛋白的构象变化参与T3SS底物的识别和分泌。虽然SctV在T3SS底物分泌的过程中发挥重要作用,但SctV全长蛋白的结构仍未解析,因此SctV蛋白参与T3SS分泌底物的具体分子机制尚不清楚。本研究以沙门氏菌SctV家族蛋白InvA（位于沙门氏菌毒力岛1）和SsaV（位于沙门氏菌毒力岛2）为主要研究对象,采用多种策略解决了 InvA蛋白表达量低和纯化困难的问题,通过构建嵌合体蛋白（Inv ATM-SsaVc）,利用冷冻电镜技术解析获得分辨率2.11A呈半开放构象的嵌合体蛋白胞内区结构（SsaVc）。通过与已知的SctVC同源蛋白结构比对发现稳定SsaVc九聚体的作用力主要包括两部分:静电作用和疏水相互作用。其中参与疏水性相互作用的SctVL是造成不同SctV家族胞内区蛋白在体外纯化过程中寡聚状态不同的重要原因之一。虽然未能获得跨膜区的结构信息,我们通过多种计算策略首次观察到两种不同状态的SctVL,并利用沙门氏菌体外分泌实验明确了 SctV蛋白跨膜区的保守氨基酸对T3SS效应蛋白的分泌是不可或缺的。结合SctVL的结构信息和SctVTM的功能研究,我们提出了 T3SS潜在的能量转化与底物转运的模型。在结构分析和功能研究的基础上,我们以InvA和SsaV为筛选靶点,通过RaPID平台和虚拟筛选技术筛选作用于InvA/S saV胞内区的新型T3SS抑制剂,并结合体外相互作用分析、细菌分泌实验和细胞侵染实验对候选分子进行抑制效果的验证。化合物C4和C5可以显著抑制T3SS分泌效应蛋白,进一步研究发现C4通过未知的通路调控T3SS效应蛋白的分泌过程,而C5可能通过下调调控基因hilD的表达来抑制T3SS分泌效应蛋白,并进一步抑制沙门氏菌对NCM460细胞的侵染。环肽InvAc-L1可能通过与InvAc结合,干扰InvA的功能来抑制T3SS效应蛋白的分泌,进一步的细胞侵染实验也证明了环肽InvAc-L1对鼠伤寒沙门氏菌入侵NCM460细胞有显著的抑制作用。本研究工作为理解SctV家族蛋白参与T3SS分泌过程的分子机制提供了理论和结构基础,并为针对T3SS开发新型抗感染药物提供了新的靶点和思路。