细菌鞭毛的致病性及其免疫学应用的研究进展

鞭毛是细菌体表重要的附属结构之一,一直以来仅被简单地当做运动器官。但近几年来,随着对鞭毛结构和致病性作用的深入研究发现:鞭毛及其运动性可促进细菌对于宿主细胞的黏附与侵袭,在细菌生物被膜形成过程中起重要作用,与细菌毒力因子的分泌也密切相关,并且鞭毛素蛋白能通过与细胞上Toll样受体5(TLR5,toll-like receptor 5)结合而诱导机体促炎性反应。同时,鞭毛也因其独特的免疫学效应而被应用于新型免疫佐剂的研发。本文主要就鞭毛的结构、对细菌致病性的影响及其免疫学应用等方面进行综述。     

细菌鞭毛的致病性及其免疫学应用的研究进展

摘要:鞭毛是细菌体表重要的附属结构之一,一直以来仅被简单地当做运动器官。但近几年来,随着对鞭毛结构和致病性作用的深入研究发现:鞭毛及其运动性可促进细菌对于宿主细胞的黏附与侵袭,在细菌生物被膜形成过程中起重要作用,与细菌毒力因子的分泌也密切相关,并且鞭毛素蛋白能通过与细胞上Toll样受体5(TLR5,toll-like receptor 5)结合而诱导机体促炎性反应。同时,鞭毛也因其独特的免疫学效应而被应用于新型免疫佐剂的研发。本文主要就鞭毛的结构、对细菌致病性的影响及其免疫学应用等方面进行综述。     

CodY在单核细胞增生李斯特菌运动和毒力方面的作用

目的:探究全局性转录调控因子CodY在单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes,Lm)鞭毛运动和细菌毒力方面的作用。方法:通过同源重组的方法敲除Lm染色体上CodY的编码基因codY并成功构建缺失菌株的回复菌株;利用平板泳动法观测鞭毛运动的变化,RT-qPCR检测与鞭毛运动相关基因的转录表达;比较野生型菌株EGDe与CodY缺失菌株对细菌溶血活性、棉铃虫幼虫的半致死剂量和主要的毒力因子LLO和毒力基因调控蛋白PrfA转录表达的影响。结果:同野生型菌株相比,CodY缺失菌株鞭毛运动和相关基因,以及主要的毒力因子LLO和PrfA的转录表达显著降低(P≤0.01),溶血活性显著降低(P≤0.01),对棉铃虫幼虫的半致死剂量上升了5.8倍。结论:CodY在Lm鞭毛运动和细菌毒力调控方面具有重要作用。     

致肾盂肾炎大肠杆菌的毒力因子和调控

致肾盂肾炎大肠杆菌引起人的尿路感染,它的毒力因子包括表面毒力因子和分泌毒力因子两大类。表面毒力因子包括菌毛、鞭毛、黏附素和多糖类物质,主要在细菌的侵染过程中起作用。分泌毒力因子主要是溶血素、细胞毒性坏死因子等毒素蛋白,主要对宿主细胞产生毒力作用。本文简要综述致肾盂肾炎大肠杆菌毒力因子分泌所需要的5种分泌机制,并论及毒力因子的宏观调控和影响毒力调控的因素。     

革兰氏阴性细菌β-桶状结构外膜蛋白体外折叠的研究进展

除了细胞质膜,革兰氏阴性细菌细胞还有一层组成细胞壁的外膜(Outer Membrane)。膜蛋白是外膜的主要组成成分之一,绝大多数外膜蛋白是由反向平行的β-折叠(β-Strands)通过相邻的氢键结合形成的β-桶状结构蛋白(β-Barrel Proteins)。这些蛋白既可作为通道蛋白、转运蛋白、酶、受体、毒力因子,也可作为结构蛋白发挥稳定外膜的重要作用,它们是否正确折叠并整合到外膜对革兰氏阴性细菌的生存至关重要。大多数外膜蛋白易于重组表达和体外重折叠(in vitro refolding),并且折叠状态可通过多种方法测定,因此β-桶状结构外膜蛋白被当着模式蛋白来研究各类生物和非生物因子对膜蛋白折叠的影响,是膜蛋白研究的一大热点。本文将从β-桶状结构外膜蛋白体外折叠的研究方法和影响折叠的因素角度对近年相关研究进展进行综合述评,最后总结了外膜蛋白体外折叠模式,并结合作者的相关研究结果和观点对该领域的研究前景进行了展望。     

氦氧饱和高气压暴露对铜绿假单胞菌PAO1基因表达的诱导调节

研究氦氧饱和高气压暴露对铜绿假单胞菌基因表达谱的系统影响,对急性毒力基因表达的调节。用全基因组DNA芯片分析技术比较菌株暴露前后基因表达谱差异;RT-PCR方法验证部分差异表达基因;用分光光度法在细胞水平验证弹性蛋白酶含量;小鼠染毒法观察暴露组细菌毒力在整体动物水平的变化。基因表达谱分析结果表明,铜绿假单胞菌暴露12 h差异表达基因达243个、72 h差异表达基因为1 168个。72 h差异表达基因中与细菌应激响应、蛋白折叠、转录调节、菌毛和鞭毛合成、毒力因子调节与合成、细菌外膜蛋白和抗原合成的基因大量上调;部分基因的RT-PCR验证结果与芯片结果一致;细胞水平验证结果显示暴露72 h细菌毒力表型增强。因此,氦氧饱和高气压暴露对铜绿假单胞菌基因表达谱有明显影响,对急性侵袭性感染毒力因子基因表达水平有正向诱导调节作用。     

VPA1500基因缺失对副溶血弧菌生物学特性和致病性的影响

Ⅵ型分泌系统（T6SS）是细菌的一种毒力因子分泌系统,通过分泌蛋白参与调控细菌的环境适应性和毒力。副溶血弧菌具有两个T6SS系统（T6SS1和T6SS2）。[目的] 前期通过差异蛋白质组学技术筛选到副溶血弧菌T6SS1相关的分泌蛋白,本文选择其中的VPA1500为研究对象,研究其基因缺失对副溶血弧菌的生物学特性及致病性的影响。[方法] 利用同源重组技术构建缺失株ΔVPA1500和互补株CΔVPA1500;分析各菌株生长特性、在体外的细菌竞争能力、运动性、细菌鞭毛相关基因的转录水平及生物被膜形成能力的差异,比较各菌株对细胞毒性、小鼠毒力、动物组织载菌量以及组织病理学变化的影响。[结果] 与野生株相比,VPA1500基因缺失后不影响细菌的生长能力、生物被膜形成能力和群集运动,然而ΔVPA1500的浮泳运动能力显著下降;进一步通过透射电镜观察和实时定量PCR检测发现,VPA1500缺失影响副溶血弧菌鞭毛的形成;细菌竞争实验显示缺失VPA1500基因降低了副溶血弧菌野生株体外对大肠杆菌的杀伤能力;ΔVPA1500对细胞毒性、小鼠毒力以及在动物组织的定殖能力均显著低于野生株,互补株毒力基本恢复至野生株水平;组织病理学结果进一步表明,缺失VPA1500基因能够降低副溶血弧菌对小鼠组织的损伤。[结论] VPA1500参与副溶血弧菌的体外细菌竞争能力、浮游运动能力和致病性。     

幽门螺杆菌基因组结构特征研究进展

幽门螺杆菌是一类基因组结构变异很大的细菌,除具有共同的一般特征、看家基因、插入序列、致病岛、质粒外,还具有特殊的毒力基因,如尿素酶基因、鞭毛基因、粘连蛋白基因、vacA基因、cagA基因等。幽门螺杆菌基因组结构的不断阐明,为它的临床研究、流行病学研究以及预防和控制打下了坚实基础。     

芽孢杆菌鞭毛及其运动相关特性的研究进展

鞭毛是着生在很多细菌体表的细长弯曲丝状物,作为细菌的运动“器官”,鞭毛是微生物学中研究最深入的生理系统之一。细菌可以通过鞭毛运动更好地适应栖息环境,并在环境条件不利时及时逃离。此外,鞭毛运动对于有害细菌或者有益细菌在宿主表面的定殖、生物膜形成及其与宿主其他互作过程中都发挥着重要作用。芽孢杆菌(Bacillus sp.)是一类在自然界中广泛分布的细菌,其许多菌株在工农业生产及医药等领域都有重要的应用价值,本文对芽孢杆菌鞭毛及其运动相关特性的研究进展进行了综述：芽孢杆菌鞭毛的结构组成、组装过程及合成基因的表达调控;芽孢杆菌运动性与相关生物学特性,包括生物膜形成和分散、芽孢的形成、感受态形成、γ-聚谷氨酸和抗生素生产等方面之间的相互关系及其底层分子机制。本综述旨在为本领域的相关研究提供可参考的综合知识和理论指导依据。     

Ⅲ型分泌系统抑制剂对铜绿假单胞菌PAO1毒性因子的影响

【目的】进一步研究Ⅲ型分泌系统(Type Ⅲ secretion system,TTSS)抑制剂对条件致病菌Pseudomonas aeruginosa PAO1的TTSS相关蛋白、鞭毛和纤毛等主要毒性因子的影响,评估TTSS抑制剂的防治效果及潜在风险。【方法】构建TTSS效应蛋白合成基因exo Y和exo T转录报告质粒p AT-exo Y、p AT-exo T,并将其转入菌株PAO1中。菌株PAO1(p AT-exo Y)、PAO1(p AT-exo T)与TTSS抑制剂共同培养后,检测exo Y和exo T的表达。通过SDS-PAGE检测TTSS抑制剂对鞭毛结构蛋白Fli C的影响。将PAO1单菌落穿刺接种于含有TTSS抑制剂的1%琼脂糖平板,观察细菌纤毛介导的蹭行运动(Twitching motility)。【结果】转录报告实验结果表明4个TTSS抑制剂可显著抑制exo Y和exo T的转录;化合物TS52、TS53和TS94虽不影响胞内TTSS针状顶端结构蛋白Pcr V的产量,但可抑制Pcr V蛋白的胞外运输。化合物TS53可降低鞭毛结构蛋白Fli C的产生。另外,化合物TS52、TS53和TS88可降低菌株PAO1的蹭行运动能力,但TS94可提高菌株PAO1的这种运动能力。【结论】TTSS抑制剂除通过抑制TTSS表达外,还可能通过影响其它毒性因子如鞭毛的合成、IV型分泌系统介导的蹭行运动等方式影响菌株PAO1致病性。     

III型分泌系统抑制剂对铜绿假单胞菌PAO1毒性因子的影响

【目的】进一步研究III型分泌系统(Type III secretion system, TTSS)抑制剂对条件致病菌Pseudomonas aeruginosa PAO1的TTSS相关蛋白、鞭毛和纤毛等主要毒性因子的影响,评估TTSS抑制剂的防治效果及潜在风险。【方法】构建TTSS效应蛋白合成基因exoY和exoT转录报告质粒pAT-exoY、pAT-exoT,并将其转入菌株PAO1中。菌株PAO1(pAT-exoY)、PAO1(pAT-exoT) 与TTSS抑制剂共同培养后,检测exoY和exoT的表达。通过SDS-PAGE检测TTSS抑制剂对鞭毛结构蛋白FliC的影响。将PAO1单菌落穿刺接种于含有TTSS抑制剂的1%琼脂糖平板,观察细菌纤毛介导的蹭行运动(Twitching motility)。【结果】转录报告实验结果表明4个TTSS抑制剂可显著抑制exoY和exoT的转录;化合物TS52、TS53和TS94虽不影响胞内TTSS针状顶端结构蛋白PcrV的产量,但可抑制PcrV蛋白的胞外运输。化合物TS53可降低鞭毛结构蛋白FliC的产生。另外,化合物TS52、TS53和TS88可降低菌株PAO1的蹭行运动能力,但TS94可提高菌株PAO1的这种运动能力。【结论】TTSS抑制剂除通过抑制TTSS表达外,还可能通过影响其它毒性因子如鞭毛的合成、IV型分泌系统介导的蹭行运动等方式影响菌株PAO1致病性。     

CrPP2C蛋白影响衣藻细胞鞭毛过渡区结构

目的:在莱茵衣藻细胞中构建并筛选鞭毛组装缺陷突变体,克隆缺陷基因,探索其对鞭毛组装的影响。方法:使用带有巴龙霉素(Paromomycin)抗性的基因片段随机插入衣藻细胞基因组中,通过性状筛选和基因序列分析获得与CrPP2C(Chlamydomonas reinhardtii type 2C protein phosphatase)基因相关的鞭毛异常突变体,根据突变体基本生物学性状和生化分析对CrPP2C基因的功能进行分析。结果:采用电转法成功获得衣藻细胞鞭毛缺陷相关突变体,部分细胞具有短鞭毛,部分细胞则不具有鞭毛;通过RESDA-PCR(restriction enzyme site-directed amplification PCR)对突变体基因序列分析,鞭毛缺陷性状由CrPP2C基因遭到破坏导致;把含有完整CrPP2C基因的重组质粒通过电转法导入突变体后,其鞭毛几乎恢复为野生型长度,并可检测到PP2C-HA融合蛋白的表达;观察鞭毛再生,突变体鞭毛只能再生为原有长度;使用药物处理使鞭毛缩短,突变体鞭毛能正常解聚;电镜检测突变体的鞭毛显微结构,发现过渡区的Y形结构缺陷。结论:CrPP2C基因的破坏导致鞭毛过渡区结构缺失,影响鞭毛组装过程,不组装鞭毛或组装短鞭毛。     

细菌效应蛋白对宿主细胞Rho小G蛋白信号通路的调节作用

病原体细菌通过自身分泌系统分泌效应蛋白并注入宿主体内,修饰宿主的信号转导系统,破坏宿主细胞中天然免疫有关信号通路,发挥毒性作用使宿主产生疾病。吞噬作用在天然免疫系统中发挥重要作用,这个过程涉及肌动蛋白细胞骨架的重排。Rho(Ras homolog family)小G蛋白家族成员作为细胞骨架结构的重要调控蛋白可调节这一过程,其相关信号通路成为细菌效应蛋白的作用靶点。细菌效应蛋白可以模仿Rho的调节因子破坏信号通路,可以通过剪切Rho C-端的尾部结构使其从细胞膜解离并失去活性,可以直接模仿Rho发挥调控功能,可以影响Rho上游的调控事件影响其活性,也可通过对Rho进行直接的翻译后修饰使其失活,形成有利于细菌生存、繁殖、毒力释放的环境。由此导致的Rho信号通路功能紊乱使宿主产生智力缺陷、免疫功能障碍、癌症等多种疾病。     

细菌鞭毛马达——一种卓越的分子机器

鞭毛马达(flagellar motor)是一种分子旋转马达,它在细菌鞭毛的结构与功能中起着中心作用.鞭毛马达的结构已基本清楚,主要由Mot A、Mot B、Fli G、Fli M和Fli N 5种蛋白组成定子(stator)和转子(rotor),其驱动力来自于跨膜的H⁺或Na⁺流.目前对鞭毛马达的旋转动力学及旋转力矩产生机制已有初步的了解.鞭毛马达可作为研究分子旋转马达的理想模型,对其深入研究将有助于认识生物能量转化利用及细胞运动的机制并具有广泛的生物学意义.     

肠杆菌科细菌的Rcs信号转导系统——毒力、应激

Rcs是肠杆菌科细菌中的一种复杂的双组分信号转导系统,能调节细菌荚膜异多糖酸合成,以及细菌鞭毛基因、抗酸性基因等的表达。Rcs不同于典型的双组分系统,其由3个蛋白构成,磷酸转移过程分3步进行。不同细菌中的Rcs功能有所区别,主要为调控细菌的毒力和应激。本文在简单介绍细菌双组分信号转导系统的基础上,重点对肠杆菌科细菌Rcs的组成、功能及磷酸转移机制进行综述。     

细菌鞭毛研究概况及进展

鞭毛是细菌的一种特殊结构,约半数的杆菌、极少数球菌和所有的螺旋菌及弧菌都有鞭毛。鞭毛与细菌的运动有关,并在感染与免疫以及分类鉴定等方面发挥重要的作用,受到细菌研究者的高度重视。从细菌鞭毛的结构以及它在细菌致病性和免疫中的作用最新     

细菌鞭毛研究概况及进展*

鞭毛是细菌的一种特殊结构,约半数的杆菌、极少数球菌和所有的螺旋菌及弧菌都有鞭毛。鞭毛与细菌的运动有关,并在感染与免疫以及分类鉴定等方面发挥重要的作用,受到细菌研究者的高度重视。从细菌鞭毛的结构以及它在细菌致病性和免疫中的作用最新研究进展加以概述,以供细菌研究者参考。     

细菌鞭毛在生理活动中的作用

鞭毛是细菌主要的运动器官,细菌通过鞭毛运动实现趋化性。随着研究的不断深入,研究人员发现鞭毛具有很多其他功能。现综述细菌鞭毛在生理活动中的作用,包括鞭毛介导的运动和趋化性,鞭毛的致病性、抗原性与免疫原性,以及鞭毛与冷适应机制的关系,并结合实验室研究方向,对细菌鞭毛相关的冷适应机制做出了展望。     

单核细胞增多性李斯特菌谷胱甘肽合成酶调控鞭毛形成研究

[目的] 本试验旨在构建单核细胞增多性李斯特菌谷胱甘肽合成酶基因gshF缺失株和互补株并研究其在细菌运动和鞭毛形成中的调控作用。[方法] 采用同源重组的方法构建得到gshF缺失株后,测定野生株及缺失株的运动性和体外生长能力;同时利用荧光定量PCR方法检测gshF缺失株中鞭毛相关基因转录水平的变化。[结果] 缺失gshF后细菌在体外培养基中的生长能力未受影响,但缺失株的运动性及鞭毛形成能力显著降低。此外,缺失株中鞭毛形成重要调控基因gmaR以及鞭毛结构元件基因flaA的转录水平显著低于野生株,而其他鞭毛相关基因的转录水平变化不明显。[结论] 研究首次表明单增李斯特菌谷胱甘肽合成酶通过调控鞭毛重要基因的转录进而影响细菌的运动性和鞭毛形成,研究有助于深入理解重要食源性胞内菌通过精确调控鞭毛形成以适应外界和宿主环境的分子机制。     

幽门螺杆菌细胞毒素相关基因致病岛及Ⅳ型分泌系统的研究进展

致病岛是指细菌染色体上一段具有典型结构特征的基因簇,主要编码与细菌毒力及代谢等功能相关的产物。Ⅳ型分泌系统指革兰阴性菌中由多种蛋白分子构成的、通过菌毛样结构向宿主细胞注入毒力因子的分泌系统。幽门螺杆菌细胞毒素相关基因致病岛及其编码的Ⅳ型分泌系统是幽门螺杆菌关键性致病因子,有可能成为药物作用的新靶标,是近年相关研究的热点。