革兰氏阴性菌锌摄取机制及抵抗宿主营养免疫的策略

锌是一种重要的金属元素,不仅充当许多蛋白质和酶的辅因子,还广泛参与糖类、脂质等的代谢过程。锌通常以二价离子的形式存在,在自然界主要分布在植物、土壤和水中,而在生物体内则是分散于肌肉和骨等组织中。对于大多数革兰氏阴性菌而言,锌离子也是其生长过程中必不可少的营养物质。正常情况下,细菌通过ZnuABC和ZIP锌转运系统从宿主体内夺取锌离子,用于体内蛋白质和酶的合成。当过多的锌离子被摄入时,细菌为了避免锌毒性则会启动特定的锌转录调节蛋白,以维持体内外的锌平衡。另一方面,当宿主察觉体内的锌离子被夺取,便会迅速采取锌限制性营养免疫等措施来制止锌离子的进一步流失。为了抵抗宿主的营养免疫,细菌进化出了相应的抵抗策略。较为典型的例子有鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）的锌金属伴侣ZigA,其可在低锌环境中帮助细菌转运锌离子。本文将介绍革兰氏阴性菌锌摄取机制和抵抗宿主营养免疫的典型策略,为控制细菌感染途径和开发相关免疫疫苗等方面提供理论依据。     

鸭疫里默氏杆菌铁离子代谢机制研究进展

铁离子是大多数细菌生存所必需的一种营养物质,但过多的铁离子会通过芬顿反应产生的活性氧对细菌造成损伤。因此,细菌通过摄取、调控、螯合、外排等机制维持体内铁离子的稳态。鸭疫里默氏杆菌(Riemerella anatipestifer)是一种最新被归类于威克斯菌科里氏杆菌属的革兰氏阴性菌。该菌主要感染禽类,参与该菌的铁离子代谢基因具有特别之处。本文对鸭疫里默氏杆菌铁离子代谢机制研究进展进行了系统总结和阐述,包括该菌的TonB系统、TonB依赖性受体、Fur蛋白及Dps蛋白等在铁离子转运、调控、螯合中的功能,以及以上蛋白在鸭疫里默氏杆菌致病中的作用,以期更全面地理解鸭疫里默氏杆菌铁代谢机制,并为进一步深入研究该菌铁离子代谢提供理论依据和参考。     

革兰氏阴性菌TonB依赖性受体的功能与结构研究进展*

为维持生长所需,革兰氏阴性菌需要从外界摄取多种营养物质。分子量小于600 Da的分子可以通过自由扩散的方式通过革兰氏阴性菌的外膜,而大分子物质则需要特殊的转运系统才能将其转运至革兰氏阴性菌的胞内。革兰氏阴性菌对大分子营养物质的识别和转运主要由TonB依赖性受体负责完成。所有革兰氏阴性菌中均有TonB依赖性受体的存在,然而不同种类的革兰氏阴性菌拥有TonB依赖性受体的数量不同且功能各异。最近研究表明,TonB依赖性受体不仅参与了铁、血红素、锰、锌、镍、维生素、碳水化合物等多种营养物质的摄取,而且参与了蛋白酶的分泌。为对TonB依赖性受体提供更为深入和系统的理解,详细介绍了目前已知的TonB依赖性受体的功能及结构,以期为更进一步探知TonB依赖性受体未知功能提供可参考依据。     

鸭疫里默氏杆菌RecA作为一种内参蛋白的评价

由于缺少适合的内参蛋白,所以用Western blot的方法来研究鸭疫里默氏杆菌蛋白表达的调节尚未见报道。以鸭疫里默氏杆菌基因组为模板,PCR扩增含有组氨酸标签His-tag的rec A基因和截段的rec AP基因,并分别将其克隆于原核表达载体p ET32a。将重组质粒转化到表达菌Rosetta中,经1mmol/L的IPTG诱导进行蛋白质表达。用组氨酸标签亲和试剂镍-琼脂糖进行重组蛋白质的纯化。用纯化的重组蛋白对4周龄的昆明鼠进行免疫,制备多克隆抗体。Western blot实验表明,截段表达的Rec AP的多克隆抗体血清比全长Rec A蛋白的多克隆抗体血清与鸭疫里默氏杆菌总蛋白反应更特异;在铁离子限制性环境和血红素丰富环境中培养的鸭疫里默氏杆菌的Rec A蛋白表达量一致。因此,鸭疫里默氏杆菌的Rec A蛋白可以在铁离子和血红素代谢等研究中作为Western blot的内参蛋白。     

鸭疫里氏杆菌hemH基因功能初步鉴定及其缺失株的转录组学分析

血红素是绝大多数细菌生长繁殖所必需的一种营养物质,其参与了细菌多种重要的生理过程。细菌可以通过自身合成和从外界摄取2种方式获得血红素。然而过多的血红素对细菌是有毒性的,细菌则会利用外排、螯合和降解等多种方式减轻血红素毒性。鸭疫里氏杆菌(Riemerella anatipestifer, RA)是一种感染禽类的革兰氏阴性菌,前期研究表明该菌可通过转运的方式从外界环境摄取血红素。然而,是否该菌也可以自身合成血红素未知。基因组分析发现鸭疫里氏杆菌ATCC11845菌株中的基因RA0C＿RS08070编码铁螯合酶(ferrochelatase) HemH,是参与将铁插入卟啉中心,形成血红素的关键酶。hem H缺失后会导致铁离子和卟啉的积累,对细菌造成毒性。【目的】为鉴定Hem H在合成血红素中的功能及查找参与鸭疫里氏杆菌铁离子和卟啉解毒相关基因。【方法】本研究构建了RAATCC11845Δhem H缺失株,并检测亲本株和hem H缺失株在GCB以及GCB添加血红蛋白液体培养基中的生长情况;随后对亲本株和hem H缺失株进行转录组测序并进行比较分析。【结果】RAATCC11845Δhem H缺失...     

铁载体-抗生素耦合物:一种新型的抗菌制剂

随着细菌对抗生素耐药性的增强,寻找一种新型抗菌制剂越来越重要。细菌细胞外膜对药物分子的通透性降低是引起致病菌产生耐药性的一个重要因素,克服膜介导耐药性的方法之一是利用铁载体-抗生素耦合物。铁载体是细菌分泌的一种小分子铁离子螯合物,与铁离子螯合后被特定的外膜受体识别并转运至胞浆内供细菌利用。人工合成的铁载体-抗生素耦合物被特定外膜受体识别后主动转运跨过外膜进入胞质内。当铁载体-抗生素耦合物到达细胞质,它们通过释放药物杀死微生物,这可以阻止进一步获取铁离子,并且耦合物自身也可以作为一种抗菌剂。本文综述了铁载体-抗生素耦合物作为一种新型抗菌制剂的研究进展,有助于为进一步研发新型抗菌药物提供理论基础,对治疗耐药性细菌性疾病具有潜在的重要意义。     

细菌自然转化的分子机制及生物学功能研究进展

基因的水平转移在细菌的进化中起着非常重要的作用。自然界中的细菌之间主要通过3种机制进行基因水平转移:由噬菌体介导的转导、接合转移和自然转化。自然转化是指自然感受态的细菌能够自发地从外界环境中摄取DNA分子并整合到自身基因组上的过程。该现象首先发现于肺炎链球菌,目前至少有83种细菌被发现具有发生自然转化的能力,其中革兰氏阳性菌以肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae,S. pneumoniae)为代表,革兰氏阴性菌以奈瑟氏菌(Neisseria)为代表,对其自然转化机制的研究和认识较为清楚,但不同细菌之间自然转化的机制有所差异。自然转化的生物学功能一直以来有以下几种推测:获取营养、修复DNA损伤、生物进化,而近年来对此认识争论不休。本文将详细描述细菌自然转化的分子机制,并对其主要的生物学功能争论焦点进行评述,以期对细菌自然转化有更深入的理解和认识。     

革兰氏阴性菌TonB-ExbB-ExbD复合物的功能、作用机制、分布及进化

革兰氏阴性菌在生长繁殖过程中需要从外界摄取营养物质。一些小分子营养物质可以自由地通过革兰氏阴性菌的细胞膜,而一些大分子营养物质的转运需要特异性的TonB复合物依赖性的外膜受体进行转运。TonB复合物由TonB、ExbB、ExbD构成,是革兰氏阴性菌对外界营养物质主动转运过程的能量提供单位,在革兰氏阴性菌分布广泛。近年来,对TonB-ExbB-ExbD复合物的功能、结构及作用机制取得了重大研究进展,然而此复合物在不同的细菌也存在功能及作用机制上的差异。基于此背景,本文综述了TonB复合物的功能和结构研究进展,并分析了TonB复合物在革兰氏阴性菌中的分布、进化,比较了不同革兰氏阴性菌此复合物的差异,有助于进一步发现和揭示TonB复合物的新功能与作用机制。     

鸭疫里默氏杆菌毒力及耐药机制研究进展

鸭疫里默氏杆菌(Riemerella anatipestifer,RA)是引起鸭浆膜炎的一种革兰氏阴性病原菌,属黄杆菌科。该菌自发现以来,在我国各养鸭地区时有暴发和流行,具有多种血清型及对多种抗生素耐药的特点,给我国养鸭业的健康发展造成严重威胁。近年来,随着分子生物学及相关技术的发展,越来越多的科研工作人员对鸭疫里默氏杆菌的毒力、耐药及耐药机制等方面进行了研究并取得了一定的进展。本文将针对以上研究结果进行总结和评述,以期为进一步深入研究该菌及有效防控该菌引起的疾病带来启示与借鉴。     

革兰氏阴性菌脂多糖运输系统的构成及作用机制

革兰氏阴性菌包含有两层组分不同的膜结构——内膜和外膜,对大多数革兰氏阴性菌而言,脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)是其外膜上最主要的脂质成分,锚定在外膜小叶(the outer leaflet of the OM)上,是革兰氏阴性菌固有免疫的重要组成部分。脂多糖运输系统(lipopolysaccharide transport system,Lpt)将胞内装配完整的LPS正确装配到外膜,使得与脂多糖相关的阻渗、有机溶剂耐受性、疏水性抗生素耐受性、膜通透性等功能得以实现。该运输系统的正确作用主要依赖7个不同的脂多糖运输蛋白(Lpt ABCDEFG)协同完成,整个系统贯穿细菌内膜至外膜,由内膜上ABC转运体复合物Lpt B2FG、胞质内转运协同蛋白Lpt A/C及被许多学者称作脂多糖运输的"命门"的外膜蛋白复合物Lpt DE共同构成。本文就革兰氏阴性菌脂多糖的具体结构功能进行简介,进而综述脂多糖运输系统的7个蛋白的构成和作用机制,以期为进一步研究该系统中每个蛋白的功能提供理论基础及参考。