磷脂酰肌醇类脂质在嗜肺军团菌发病机制中作用的研究进展北大核心

嗜肺军团菌(Legionella pneumophila)是一种能引起被称为“军团病”的严重肺炎的致病菌,其利用自身的IVB型分泌系统(type IVB secretion systems)将效应蛋白转运到宿主细胞中,作用于宿主蛋白质和脂质,以形成军团菌在宿主细胞内生长所需的吞噬泡(Legionella-containing vacuole,LCV)。磷酸酰肌醇(phosphatidylinositols,PIs)作为细胞的重要脂质组成,参与细胞信号转导及囊泡转运等过程。而大量的证据表明嗜肺军团菌利用其效应蛋白调控宿主磷酸酰肌醇类脂质代谢及其LCV膜的脂质组成,以促进LCV的成熟。本文主要从军团菌的致病机制、其效应蛋白对磷酸酰肌醇类脂质的代谢调控及对宿主磷脂酰肌醇代谢酶的招募等方面进行了综述分析,期望对进一步理解军团菌调控宿主脂质代谢分子机制和其致病机制提供参考。     

一个细菌的致命之旅——嗜肺军团菌分泌系统及效应蛋白的研究进展

嗜肺军团菌是引起军团菌肺炎以及庞蒂亚克热的革兰氏阴性胞内病原细菌,嗜肺军团菌侵染宿主的主要特点是可以通过其IVB型毒力分泌系统,向宿主细胞内分泌超过150种的底物效应蛋白。通过这些效应蛋白的作用,嗜肺军团菌能够调整宿主细胞的胞内运输途径,改变内外环境来伪装自己的吞噬泡,干扰宿主的细胞周期,抑制宿主细胞的凋亡,从而有效逃避宿主细胞的防御功能,创造出理想的胞内增殖环境。最后,效应蛋白还可以帮助军团菌从宿主细胞中逃逸。目前,嗜肺军团菌已经成为"病原菌-宿主相互作用"的重要研究模型,其毒力分泌系统及其底物效应蛋白的功能也成为细胞微生物学的研究热点。对嗜肺军团菌分泌系统及效应蛋白的研究不仅能够帮助阐明病原细菌的致病机理,还有助于推动对宿主免疫机制的更深层次的研究。文章主要针对嗜肺军团菌的毒力分泌系统,尤其是IVB型分泌系统的结构和功能,以及底物效应蛋白的研究进展进行了综述,向读者展示出一个小小的细菌所拥有的那令人惊叹的、如此狡猾的生存策略和它精致的杀伤武器。     

对于军团菌的免疫遏制:宿主能否另辟蹊径?

嗜肺军团菌可引起严重的非典型肺炎,其特殊的Dot/Icm IVB型分泌系统转运近330种效应蛋白(大多数作为蛋白酶发挥功能)至宿主细胞,通过修饰细胞调节因子、抑制细胞凋亡等一系列措施调控宿主免疫应答以逃逸宿主免疫系统的监测,完成自身的增殖与侵染。嗜肺军团菌诱发的病原相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)和效应器触发反应(effector-triggered response,ETR)为探究军团菌与宿主互作提供新思路。该文就军团菌的致病机制、对宿主免疫的应对策略以及宿主的免疫应答等方面进行讨论,旨在探索由军团菌引起的肺部感染的相关免疫机制,利于开发出最优的细菌性肺炎治疗方案。     

嗜肺军团菌效应蛋白质介导的新型泛素化过程

泛素化是真核细胞特有的蛋白质翻译后修饰方式,调节真核细胞内多种重要生理过程,例如蛋白质稳态、细胞周期、免疫反应、DNA修复以及囊泡转运等。鉴于泛素化对于生命活动的重要性,病原菌在与宿主细胞的长期进化过程中衍生出一系列针对宿主泛素化过程的效应蛋白质,调控宿主体内泛素化过程,从而构建有利于病原菌自身生长繁殖的内环境。嗜肺军团菌是一种革兰氏阴性菌,是军团菌肺炎的致病菌,能够引起发热和肺部感染,重型病死率高达15%~30%。Dot/Icm Ⅳ型分泌系统是嗜肺军团菌侵染过程中最主要的毒力系统。在侵染宿主细胞的过程中,嗜肺军团菌利用该分泌系统,分泌超过330种效应蛋白质,协助细菌在宿主胞内生存、增殖和逃逸。多种嗜肺军团菌效应蛋白质通过直接或者间接的方式对宿主泛素化过程进行调控。近年的研究发现,多种效应蛋白质可以介导不同于真核生物经典泛素化的新型泛素化过程。本文介绍了嗜肺军团菌效应蛋白质介导的新型泛素化过程的最新研究进展,为理解泛素化过程在嗜肺军团菌致病过程中的重要作用提供参考依据。     

嗜肺军团菌调节宿主泛素化途径的效应因子及其分子机制研究进展

嗜肺军团菌是一种胞内寄生菌,其通过特有的Dot/Icm Type-IVB分泌系统向胞浆内分泌大量效应因子,其中已知参与宿主泛素化调控的效应因子有十多种。这些效应因子通过对宿主泛素化途径进行调控来达到逃避宿主免疫系统"监视"并大量增殖的目的。参与调控宿主泛素化途径的效应因子包括AnkB、SidC、LubX、SidH、LegU1、GobX、RavD、DupA、DupB、SidJ、Ceg23、MvcA、MavC及SidE家族蛋白等。随着对嗜肺军团菌效应因子功能及结构研究的深入,它们的作用机制逐渐被揭示。本文对其中几种重要嗜肺军团菌效应因子的生物学结构和分子机制进行系统总结,有利于综合了解嗜肺军团菌参与调控宿主泛素化系统的复杂过程。     

乙酰化修饰在嗜肺军团菌致病过程中的作用

乙酰化修饰是由乙酰基转移酶、去乙酰化酶介导的可逆的蛋白质翻译后修饰。其中,乙酰基转移酶将乙酰辅酶A的乙酰基团转移至底物蛋白的氨基酸残基,而乙酰基团的去除由去乙酰化酶完成。乙酰化修饰参与许多基本生物学过程的调节作用,越来越多的研究表明,蛋白质乙酰化修饰在病原菌的致病过程中具有重要作用。病原菌,如引起非典型性肺炎的嗜肺军团菌,可以通过分泌具有乙酰基转移酶活性的效应蛋白靶向宿主细胞信号通路的关键蛋白质因子,干扰宿主细胞信号通路及免疫反应。本文主要从嗜肺军团菌的致病机制、乙酰化修饰及乙酰化修饰在病原体致病过程中的调控作用进行综述,突出已知的乙酰化毒力蛋白的例子,并讨论它们如何影响与宿主的相互作用,为理解乙酰化修饰在嗜肺军团菌致病过程中的作用机制提供参考。     

用绿色荧光蛋白研究军团菌与寄主的相互关系*

原生动物作为军团菌的天然寄主,在军团菌的生存、增殖、毒力和抗逆性等方面起着重要的作用。通过多次转化筛选,获得了一种高量表达绿色荧光蛋白基因gfpmut2的自发突变质粒。该质粒在嗜肺军团菌细胞内稳定复制和表达;转化了该质粒的嗜肺军团菌在自然光下即可发出明亮的绿色荧光。以转化菌饲喂嗜热四膜虫BF1株后,在荧光显微镜下能清楚观察到细菌在细胞内的形态变化、增殖和裂解宿主细胞的过程。为研究嗜肺军团菌与原生动物寄主的相互关系提供了一种简单而直观的方法。     

用绿色荧光蛋白研究军团菌与寄主的相互关系

原生动物作为军团菌的天然寄主,在军团菌的生存、增殖、毒力和抗逆性等方面起着重要的作用。通过多次转化筛选,获得了一种高量表达绿色荧光蛋白基因gfpmut2的自发突变质粒。该质粒在嗜肺军团菌细胞内稳定复制和表达;转化了该质粒的嗜肺军团菌在自然光下即可发出明亮的绿色荧光。以转化菌饲喂嗜热四膜虫BF1株后,在荧光显微镜下能清楚观察到细菌在细胞内的形态变化、增殖和裂解宿主细胞的过程。为研究嗜肺军团菌与原生动物寄主的相互关系提供了一种简单而直观的方法。     

带GFP标记嗜肺军团菌的构建和在细胞感染中的应用

【目的】为能实时直观了解嗜肺军团菌感染细胞的过程,研究细菌在细胞内的变化及其与宿主细胞间的相互作用关系。【方法】通过基因敲除、克隆回补等重组构建绿色荧光蛋白(GFP)稳定高表达的嗜肺军团菌株,利用该菌株建立小鼠巨噬细胞Raw264.7的感染模型。【结果】通过荧光显微镜可实时观察细菌感染细胞的全过程,包括细菌在细胞内的形态变化、增殖和裂解宿主细胞等。【结论】重组菌可替代野生菌株在细胞感染中应用,为直观研究嗜肺军团菌与被感染细胞之间的相互作用关系,以及进行相关药物模型的制备、药物筛选、耐药机制研究等提供了新的手段。     

嗜肺军团菌调控宿主囊泡转运的效应因子及其分子机制

嗜肺军团菌通过其特有的Dot/Icm type-IVB分泌系统向宿主胞内分泌多种效应因子,有效俘获了宿主胞内参与囊泡转运的重要蛋白,从而"绑架"了宿主细胞的囊泡运输过程,达到逃避宿主清除机制并大量增殖的目的。这些效应因子包括Sid M、Lid A、Lep B、Ank X、Lem3、Sid D、Ral F、Vip D等,通过对这些效应因子的鉴定、功能试验和结构生物学研究,逐渐揭示了它们较为完整深入的分子作用机制。本文综述了目前已知的参与调控宿主囊泡转运过程的重要效应因子及其空间结构和分子机制,有助于综合了解这种复杂的病原微生物与宿主相互作用的过程。     

嗜肺军团菌类真核效应蛋白LegK3抑制酿酒酵母的生长并影响其小泡运输途径

【目的】为了探索嗜肺军团菌类真核效应蛋白LegK3的功能,并进一步筛选得到其在宿主细胞内的作用靶点,我们利用酿酒酵母作为替代模型研究LegK3对宿主细胞的毒力效应,并针对其作用途径进行了初步分析。【方法】设计引物完整扩增LegK3、RalF、LidA的ORF,其中已知效应蛋白RalF、LidA基因作为对照实验组;扩增片段与酵母表达载体pESC-HK连接构建成重组载体,转化酿酒酵母菌株W303-1A,使用含2%半乳糖的选择培养基进行诱导培养,分别观察酵母细胞的生长抑制和CPY延迟情况;提取诱导前、后的酵母菌体总蛋白用c-myc抗体检测效应蛋白的表达情况;用anti-PGK、anti-CPY抗体检测酿酒酵母CPY的延迟情况。【结果】表达LegK3的酵母菌株出现了生长抑制的现象,并且CPY的成熟受到延迟影响。【结论】LegK3的异源表达能够抑制酿酒酵母的生长并延迟其囊泡蛋白CPY的成熟,推测LegK3可能通过作用于小泡运输途径来抑制真核宿主细胞的生长和分裂,以维持适合嗜肺军团菌繁殖的稳定胞内环境。     

沙门菌毒力效应蛋白对宿主NF-κB信号通路的调控

沙门菌(Salmonella)通过向宿主细胞分泌毒力效应蛋白(effector protein)来调控细胞内一系列的信号传导通路,从而有利于沙门菌的侵染和繁殖。NF-κB信号通路在宿主对病原菌的炎症反应及免疫应答中发挥着重要的作用,也是很多毒力效应蛋白调控的靶点。沙门菌致病岛(Salmonella pathogenicity island,SPI)-1上的毒力效应蛋白Sip A、Sop E、Sop E2和Sop B都能激活宿主细胞的NF-κB信号通路,而毒力效应蛋白Spt P、Avr A、Ssp H1以及SPI-2上的Sse L能有效地抑制NF-κB信号通路。研究这些毒力效应蛋白对NF-κB信号通路的时相调控和协同作用,将进一步揭示沙门菌的致病机制。     

嗜肺军团菌II型分泌系统及其底物的研究进展

嗜肺军团菌(Legionella pneumophila,L. pneumophila)是研究病原菌-宿主相互作用的重要模式菌株之一,其独特的分泌系统及底物效应蛋白的结构与功能是病原微生物领域的研究热点。II型分泌系统(type II secretion system,T2SS)对促进细菌在环境和人类宿主中的生存至关重要。嗜肺军团菌Legionella secretion pathway (Lsp)系统是革兰氏阴性病原菌中一个典型的T2SS。本文综述了L. pneumophila的T2SS及其底物效应蛋白的研究进展,重点介绍其结构与功能,为深入了解革兰氏阴性病原菌的T2SS功能和作用机制提供参考。     

SidK-VatA蛋白复合物的表达和纯化

军团菌以吞噬泡的形式进入宿主细胞,借助宿主细胞环境进行自身的繁殖传代。为避免被宿主识别,通过分泌自身效应蛋白来逃避宿主对含病原菌液泡（legionella containing vacuoles,LCVs）的识别和消化,军团菌通过分泌效应蛋白SidK结合宿主v-ATPase,抑制v-ATPase对吞噬泡的酸化,以实现吞噬泡不被溶酶体消化。在大肠杆菌中表达了效应蛋白SidK,利用昆虫细胞表达了VatA（v-ATPase）蛋白,得到了均一性较好的SidK-VatA蛋白复合体,为进一步解析这个复合体的结构奠定了基础。     

副溶血性弧菌分泌系统在致病力中作用的研究进展

致病菌借助分泌系统将特异蛋白直接注入宿主细胞内,破坏宿主细胞内的多种信号通路,是导致细菌定殖和感染的有效途径。作为一种重要的食源性致病菌,副溶血性弧菌(Vibrio parahaemolyticus)的Ⅲ型分泌系统(Type Ⅲ secretion system,T3SS)和Ⅵ型分泌系统(Type Ⅵ secretion system,T6SS)是其对宿主细胞产生致病性的重要因素。本文综述了副溶血性弧菌T3SS和T6SS效应物在致病力中的具体作用,以及相关调控机理,为进一步了解由副溶血性弧菌导致的病症,研究其致病机理以及寻找致病性靶标提供参考。     

嗜肺军团菌毒力基因、致病性及实验诊断研究进展

嗜肺军团菌是引起军团菌肺炎的重要病原体,关于军团菌感染的致病机制目前尚不十分清楚。近来研究发现,军团菌的致病性与其毒力因子和铁代谢等相关,本文对嗜肺军团菌的毒力因子及其作用。致病机制和实验室诊断方法研究进展作一综述。     

肠出血性大肠杆菌Ⅲ型分泌系统效应因子与宿主细胞相互作用研究进展

肠出血性大肠杆菌(Enterohemorrhagic Escherichia coli,EHEC)通过其Ⅲ型分泌系统将效应因子注入到宿主细胞内,破坏宿主细胞内的多种信号通路从而有利于细菌的感染及定植。近年来对于EHEC Ⅲ型分泌系统效应因子与宿主细胞相互作用研究成为EHEC致病机制研究新的热点,研究表明,除了经典的效应因子外,一些新发现的效应因子在细菌的致病过程中也发挥着重要作用,有些效应因子能够抑制宿主细胞内正常的信号通路,有些效应因子还具有抑制细胞凋亡,干扰炎症信号通路和抑制吞噬的作用。这些发现揭示了EHEC效应因子具有多种功能,它们通过与宿主细胞间的相互作用,在细菌的感染过程中发挥着重要作用。     

三型分泌系统效应蛋白调控细胞凋亡和焦亡的研究进展

病原菌感染对人类健康构成了严重的威胁,一类具有三型分泌系统(Type Ⅲ secretion system,T3SS)的致病菌,可以通过T3SS将效应蛋白"注射"到宿主细胞中,去干扰宿主细胞的多种信号转导通路,从而促进病原菌的增殖和传播。T3SS效应蛋白对宿主的影响被广泛研究,并且不同病原菌采取相似或不同的策略,同一种病原菌的效应蛋白又具有协同或拮抗的功能。综述了T3SS效应蛋白参与宿主细胞凋亡和焦亡信号通路过程中所发挥的功能及分子机制的最新研究进展,并进行了归纳分析,旨在为T3SS效应蛋白的深入研究提供参考和思路,从而进一步推进病原菌致病机制的研究,为防治病原菌提供理论基础。     

衣原体与宿主细胞相互作用研究进展

衣原体是专性细胞内寄生、有独特发育周期的原核细胞型微生物,为了建立有益于病原体复制的细胞内环境,衣原体依赖于它们操纵宿主细胞内环境的能力,并且进化成了与宿主细胞相互作用的复杂机制,本文从感染衣原体后宿主细胞变化、免疫反应及蛋白质组改变等几个方面简要综述了衣原体与宿主细胞相互作用的最新进展,为进一步研究衣原体致病机制提供参考。     

衣原体抗宿主细胞凋亡调控机制研究进展

衣原体为完成发育周期以及逃避宿主免疫,进化形成一整套机制以实现持续性感染并对宿主细胞进行调控,抑制宿主细胞凋亡。细胞感染衣原体后,早期可以抑制Caspase酶系,抑制相关信号转导途径,且胞内线粒体发生一系列结构和功能的变化,抑制凋亡因子释放,一系列因子协同作用,抑制宿主细胞凋亡。本文从凋亡途径、凋亡蛋白、凋亡信号通路三个主要方面作了衣原体抑制宿主细胞凋亡机制概述,对进一步了解衣原体发育及其致病机制提供了新的研究思路。