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。     

嗜肺军团菌效应蛋白之间的调控机制

嗜肺军团菌(Legionella pneumophila)是一种革兰氏阴性致病菌,它可以引起人类军团病。嗜肺军团菌的Dot/Icm分泌系统在其致病过程中至关重要,其向宿主细胞内转运约330种效应蛋白,通过修饰细胞调节因子、抑制细胞凋亡等一系列措施操纵宿主细胞的多种生命活动,以完成自身的增殖与侵染。为避免对宿主生理造成不必要的破坏,嗜肺军团菌已进化出复杂而精细的调控机制来平衡嗜肺军团菌毒力与宿主细胞的稳态,以确保嗜肺军团菌在宿主细胞内的生存。军团菌效应蛋白的功能及分子机制的研究近几年取得突破性进展,嗜肺军团菌效应蛋白之间的作用机理也成为我们进一步研究的热点。该文主要对嗜肺军团菌的致病机制及其效应蛋白间的调控机制进行了综述,为进一步了解嗜肺军团菌致病机制提供了一定的参考。     

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。     

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。     

丁香假单胞菌中的III型分泌系统及其调控机制研究进展

丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)是引起许多作物病害的一种革兰氏阴性病原细菌。该细菌入侵寄主植物细胞主要通过其III型分泌系统(type III secretion system,T3SS)将效应蛋白转入到寄主真核细胞内,抑制寄主免疫功能,以达到成功侵染和定殖的目的。III型分泌系统的主调控因子RhpR/S通过感受环境信号的变化直接调控hrpR/S及其他毒力相关通路。同时III型分泌系统基因的表达也受到其他调控因子的影响,包括σ因子HrpL、双组分系统GacA/S、Lon蛋白酶、第二信使分子和环境信号等。本文在简要介绍丁香假单胞菌III型分泌系统组成和功能的基础上,综述丁香假单胞菌III型分泌系统调控机制的最新研究进展,以期为深入探究病原菌的致病机制提供参考和思路。     

细菌三型分泌系统效应蛋白转运的研究进展

三型分泌系统(Type 3 secretion system,T3SS)作为存在于革兰氏阴性菌中的分泌系统之一,对革兰氏阴性菌的致病有重要作用。T3SS的致病作用体现在T3SS能直接将效应蛋白转运至宿主细胞,进而通过效应蛋白调控细胞的一系列通路,促进细菌定殖于细胞。而效应蛋白的转运受到两方面因素的调控,一方面是效应蛋白本身的信号序列,另一方面是T3SS相关蛋白的辅助。本文围绕近年来T3SS的构成、效应蛋白转运机制方面的最新进展进行概要综述。     

细菌Ⅵ型分泌系统的研究进展

Ⅵ型分泌系统(Type Ⅵ secretion system,T6SS)是最近发现的一种新的分泌系统,广泛存在于革兰氏阴性菌变形菌门细菌中,主要由构成分泌系统的结构蛋白、形成跨膜管道结构的转位蛋白、分泌蛋白以及一些对分泌系统起辅助功能的蛋白组成。T6SS能够增强细菌对外界环境的适应性,介导细菌对宿主细胞的致病力以及其他功能。     

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。     

鼠伤寒沙门氏菌Ⅲ型分泌系统抗感染类抑制剂的筛选

【背景】肠道沙门氏菌(Salmonella enterica)是一种常见的食源性肠道致病菌,可以感染人畜并引发食物中毒、伤寒等疾病。近年来因抗生素滥用导致肠道沙门氏菌耐药性问题日益严峻,迫切需要开发新型抗感染药物。肠道沙门氏菌致病的关键在于与宿主细胞接触后可以通过Ⅲ型分泌系统(type Ⅲ secretion system, T3SS)向宿主细胞内注射效应蛋白,进而调控宿主细胞囊泡运输和免疫应答等生理活动,以方便其高效侵染宿主细胞。T3SS是一类由超过20种蛋白质组成、高度复杂的跨膜分子机器,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。在不同病原菌中,其结构与功能非常保守。位于T3SS核心跨膜区的SctV家族蛋白是T3SS中最保守的组分之一,参与T3SS能量供应和效应蛋白的分泌过程,SctV蛋白的关键氨基酸突变失活后会导致鼠伤寒沙门氏菌丧失对宿主的入侵能力。【目的】以沙门氏菌SctV家族蛋白为靶点,尝试通过虚拟筛选技术筛选与SctV胞内区相互作用的抗感染类T3SS抑制剂。【方法】结合体外相互作用分析、细菌生长曲线实验、细菌分泌实验和细胞侵染实验等对候选分子进行抑制效果的...     

肠道病原菌III型分泌系统效应蛋白调控宿主细胞NF-κB和MAPK信号通路的研究进展

病原细菌感染对人类健康构成了严重的威胁,一类具有III型分泌系统(Type III secretion system,T3SS)的肠道致病细菌可以通过T3SS将效应蛋白“注射”到宿主细胞中,模拟和操纵宿主细胞的多种信号转导通路,包括细胞凋亡、细胞自噬和炎症反应等,从而有效地逃逸宿主的防御,增强感染性和致病性。本文综述了肠道病原菌T3SS效应蛋白在调控宿主炎症反应中NF-κB和MAPK通路的最新研究进展。     

鲍曼不动杆菌VI型分泌系统功能蛋白的研究及应用新进展

细菌VI型分泌系统（type VI secretion system,T6SS）作为一个动态多蛋白复合体,各元件之间分工明确,转运各种效应蛋白作用于竞争细菌获得自我生长优势。鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii,Ab）通过T6SS介导细菌在微生物群落中的竞争能力,影响其耐药进化、宿主侵袭感染等过程。其中,缬氨酸-甘氨酸-精氨酸G蛋白三聚体（valine-glycine repeat protein G,VgrG）、脯氨酸-丙氨酸-丙氨酸-精氨酸重复序列蛋白（proline-alanine-alanine-arginine,PAAR）、溶血素共调节蛋白（hemolysin-coregulated protein,Hcp）和效应-免疫（effector-immunity,E-I）对发挥着关键作用。有关T6SS的研究总结虽然很多,但是鲜有文章系统概述其临床应用前景,因为这对T6SS功能蛋白的鉴定、特性、转运机制等基础研究的进展提出了挑战。本文通过综述鲍曼不动杆菌中T6SS的分布、主要功能蛋白的特性及转运机制的研究进展,结合T6SS的应用案例,提供其应用的可行性证据。以期进一步推动鲍曼不动杆菌VI型分泌系统基因和功能的研究,为开发新型抗感染疫苗、筛选合适的靶点抑制剂及生产工程化药物递送工具提供新的思路。     

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。     

革兰氏阴性菌Ⅵ型分泌系统及其参与金属离子转运的研究进展

细菌通过其分泌系统将特定的效应蛋白输送到外界环境或进入靶细胞中,从而在细菌和宿主、细菌和微生物群落的相互作用中占据适应性优势。Ⅵ型分泌系统（The type VI secretion system,T6SS）是革兰氏阴性菌中广泛存在的大分子分泌装置,其结构和功能类似于可收缩的噬菌体尾针样,通过细胞间直接接触将细菌各种酶或毒素效应蛋白转运到原核和真核生物中,从而介导细菌间竞争以及对宿主的致病过程。有些效应蛋白还可通过非接触依赖的方式进入胞外环境来帮助细菌获取稀缺金属离子,并且它们对应激条件下细胞内金属稳态的维持至关重要。这篇综述总结了Ⅵ型分泌系统的结构、组装及其分泌的效应蛋白,并重点阐述了Ⅵ型分泌系统在多种金属离子转运机制中作用的研究进展,有助于理解T6SS在细菌间相互作用和细菌感染过程中发挥的重要作用。     

细菌Ⅵ型分泌系统效应蛋白的装配及功能的研究进展

蛋白分泌作为细胞之间传递信号的途径之一,在微生物生存竞争中也扮演着重要的角色。革兰氏阴性菌可以通过Ⅵ型分泌系统(type Ⅵ secretion system, T6SS)将效应蛋白传递至胞外或原核和真核微生物中,从而介导微生物间的竞争或宿主-细菌的相互作用,最终建立竞争优势。本文主要总结了T6SS的结构与组成,并重点对效应蛋白的装配以及其与免疫蛋白的作用机制的研究进展进行阐述,为以后靶向T6SS抗菌药物的研制提供新思路。     

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。     

大肠杆菌Ⅲ型分泌系统2毒力岛研究进展

许多革兰氏阴性菌借助Ⅲ型分泌系统黏附在宿主细胞表面,然后跨越胞膜将特异性蛋白注入宿主细胞内,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殖。在肠致病性大肠杆菌(Enteropathogenic Escherichia coli,EPEC)中,除了肠细胞脱落位点(Locus of entericyte effacement,LEE)毒力岛编码的Ⅲ型分泌系统(Type Ⅲ secretion system,T3SS)外,在分析肠出血性大肠杆菌O157:H7的基因组序列时发现一个新的Ⅲ型分泌系统,大肠杆菌Ⅲ型分泌系统2(Escherichia coli type Ⅲ secretion system 2,ETT2)毒力岛。研究显示,ETT2可能在大多数菌株中不具有完整的分泌系统功能,但是其对于细菌毒力的发挥具有重要作用。因此,本文简要综述了大肠杆菌ETT2的基因特征、ETT2的分布与流行、ETT2的功能与机制等方面的主要研究进展。     

沙门菌致病岛2 Ⅲ型分泌系统研究进展

沙门菌(Salmonella)是革兰氏阴性的兼性胞内菌,可引起其广泛宿主的一系列疾病,严重时可导致全身性感染,威胁生命安全。沙门菌致病岛2(SPI2)是与沙门菌全身性感染密切相关的重要毒力基因簇,其编码的Ⅲ型分泌系统2(T3SS2)在沙门菌侵入宿主细胞后开始组装合成,经该装置分泌的多种效应蛋白对沙门菌在宿主细胞内的生存和增殖起着重要作用。近些年来,与沙门菌T3SS2相关的研究一直都是病原微生物领域关注的焦点之一。本文简要综述了SPI2的基因特征、SPI2基因表达的调控、T3SS2的结构和组成、T3SS2的效应蛋白及与T3SS2相关的疫苗研究等方面的主要研究进展。     

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。     

Ⅲ型分泌系统分子伴侣研究进展

Ⅲ型分泌系统广泛存在于革兰氏阴性致病菌中。通过Ⅲ型分泌系统 ,耶尔森氏菌属、沙门氏菌属、福氏志贺氏菌等革兰氏阴性致病菌注射毒力因子到宿主细胞中 ,被注入的细菌毒力蛋白在宿主细胞中刺激或干扰宿主细胞的代谢过程 ,支配细菌与宿主细胞的相互作用 ,从而引起诸如鼠疫、伤寒、痢疾等许多疾病。Ⅲ型分泌系统分子伴侣在帮助毒力蛋白分泌的过程中起到重要作用。尽管发现Ⅲ型分泌系统分子伴侣至今已近十年 ,但其具体的功能仍不清楚。从分类、功能、与相应底物作用的特点等方面对Ⅲ型分泌系统分子伴侣的研究进展作一简单介绍     

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。