部分革兰氏阴性菌TonB蛋白的结构特点及作用机制

摘要:在革兰氏阴性菌内,TonB系统对环境中的重要营养物质的摄取至关重要。TonB系统由锚定在内膜的ExbB-ExbD和周质蛋白TonB组成,它为TonB依赖性外膜受体(TBDTs)提供能量,使其转运营养物质。TonB系统普遍参与了铁、血红素、维生素B12、碳水化合物及多种过渡金属元素等多种重要物质的转运过程。TonB蛋白的功能与其特殊的结构密切相关,它的结构包括起固定作用的氨基端结构域、柔韧可变的脯氨酸富集的中间结构域和与TonB依赖性受体相互作用的羧基端结构域。虽然TonB蛋白结构特点较为清晰,但其精确作用机制尚未被完全揭示。本文综述了革兰氏阴性菌TonB依赖性的营养物质摄取、TonB蛋白的结构特点、作用机制模型及表达调控,以期为进一步研究TonB蛋白功能提供理论基础和参考。     

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。     

革兰氏阴性菌TonB-ExbB-ExbD复合物的功能、作用机制、分布及进化分析

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。     

革兰氏阳性菌荚膜多糖研究进展*

细菌的荚膜多糖是生物膜的重要组成部分,在细菌的生长分裂、维持细胞壁形态、抵御外界环境以及免疫反应等方面都起到重要作用。在致病菌中,荚膜多糖常作为一种毒力因子发挥作用。在革兰氏阳性菌中,荚膜多糖的化学结构、生物合成过程及功能应用越来越受到关注。讨论了革兰氏阳性菌中部分致病菌的荚膜多糖与非致病菌表面多糖的分布位置、化学组成及其结构特异性。重点讨论三种具有代表性的革兰氏阳性致病菌及非致病菌株:肺炎链球菌(Streptococcus pneumonia)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)及乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)。综述革兰氏阳性菌中荚膜多糖生物合成的三种方式:Wzx/Wzy-依赖通路、ABC转运蛋白(ABC transporter)途径及合酶依赖途径,并举例解释了相应多糖的合成过程及相关基因。介绍了革兰氏阳性菌荚膜多糖及表面多糖的生理功能,如屏障保护功能、胞间黏附功能以及参与宿主细胞的免疫反应等。结合荚膜多糖的生物学功能,概述其当前主要研究进展,如构建高耐受工程菌疫苗研制等。结合细菌荚膜多糖的特征差异,对其在医药与工业生产领域的广阔前景提出展望和建议。     

部分革兰氏阴性菌脂多糖运输蛋白LptD的结构及功能研究进展

在革兰氏阴性菌中,脂多糖是外膜的重要组成部分,并参与构成细菌的固有免疫。而在大多数革兰氏阴性菌中,Lpt系统都是运输脂多糖的唯一途径,在该系统中LptD作为一个跨膜的外膜蛋白,也是脂多糖输出的最后一步,因此被许多学者称作脂多糖运输的\"命门\"。LptD参与多种重要的生物学功能,包括有机溶剂耐受性、疏水性抗生素耐受性、膜通透性等。但近来的研究表明,LptD最重要的功能是参与了脂多糖的运输,也因为其参与脂多糖运输而具有了多种功能。本文重点介绍部分革兰氏阴性菌LptD的蛋白结构及其功能研究进程,以期为进一步研究其它革兰氏阴性菌脂多糖运输通路(Lpt通路)及该通路上各蛋白间的相互作用机制提供参考。     

碱性纤维素酶革兰氏阴性菌株筛选及酶学性质研究*

用CMC平板筛选方法,从造纸厂碱性淤泥中获得透明圈直径大于30mm的产碱性纤维素酶革兰氏阴性菌H8005。液体摇瓶培养产生碱性CMC酶活力高达4.2 IU/mL。酶学性质初步研究显示,H8005产生的CMC酶反应的pH值以8.0左右为适;在碱性条件下具有较高的酶活和一定的稳定性;反应温度以55℃左右为宜;且具有较好的温度稳定性。Mn²⁺与Fe³⁺对酶反应有促进作用,Cu²⁺和Pb²⁺对酶反应有抑制作用。该菌产生的纤维素     

革兰氏阴性菌外膜囊泡的研究进展

细菌膜囊泡(membrane vesicles, MVs)是细菌产生的非复制性球形纳米颗粒,其中由革兰氏阴性菌自发产生的囊泡被称为外膜囊泡(outer membrane vesicles, OMVs)。OMVs可以介导脂多糖、肽聚糖、蛋白质和核酸等生物分子在群体间进行物质交流,并发挥着不同的生理学功能。近年来,基于其独特的结构和功能,OMVs已被开发应用于疫苗、佐剂、药物递送载体和癌症免疫治疗剂等多种生物制品。本文综述了革兰氏阴性菌OMVs的产生途径、组成成分和生理学功能,归纳总结了近年来OMVs在应用开发、修饰改造以及制备鉴定等方面的研究进展,并对OMVs的未来研究方向提出展望,为拓展OMVs在生物医学领域的应用提供了参考。     

革兰氏阴性菌分泌蛋白质的途径

革兰氏阴性菌分泌蛋白质的途径方深高（复旦大学生化系,上海２００４３３）关键词革兰氏阴性菌,蛋白质分泌途径革兰氏阴性菌能分泌胞外蛋白,例如Ｅ·ｃｏｌｉ分泌溶血素,Ｅｒ·ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｉ分泌果胶酶、纤维素酶、多聚半乳糖醛酸酶、溶血素、白细胞毒等胞...     

革兰氏阴性菌IX型分泌系统的研究进展

IX型分泌系统(Type IX Secretion System,T9SS)是一种最新发现的存在于许多革兰氏阴性细菌中的分泌系统。T9SS参与细菌的毒力和滑行运动及复杂生物聚合物的降解过程。近年来,与T9SS相关的研究一直都是微生物学领域关注的热点。本文就T9SS的发现、组成与结构、分泌机制及调控机制等方面的研究进展进行综述,以期为进一步解析细菌的T9SS提供新的思路。     

荧光假单胞菌TonB依赖型外膜受体P698的研究

目的:鱼类病原菌荧光假单胞菌是一种革兰氏阴性菌,在水产上可以引起多种经济鱼类的疾病,作为一种鱼类病原菌目前对其致病机理还知之甚少。本研究从鱼类病原菌荧光假单胞菌TSS中克隆得到了一个Ton B依赖型的外膜受体(命名为P698),分析了其与细菌致病性的关系,研究了P698作为亚单位疫苗的免疫保护效应。方法:通过序列分析、荧光定量PCR、基因敲除、体外蛋白重组等方法研究P698的蛋白结构、表达情况以及其与细菌毒力的联系和免疫原性。结果:研究发现P698具有Ton B依赖型外膜受体家族的典型结构。与正常培养条件相比,在缺铁条件下培养的TSS中p698基因的表达没有明显变化。通过插入失活获得p698缺失的突变株TSSP,生长分析发现跟野生株相比,突变株TSSP的生长能力有明显降低。在以大菱鲆为模型的活体侵染实验中发现,与野生株相比,突变株的体内侵染复制能力都有明显降低。为检测P698的免疫保护性,我们对P698进行了体外重组表达,获得了重组蛋白。用重组P698蛋白作亚单位疫苗免疫大菱鲆,在免疫后一个月的鱼体检测到了特异抗体的存在,并且受免疫鱼对于致死剂量的TSS攻毒表现出了显著的保护效应。结论:我们的研究结果表明P698与细菌的侵染有一定相关性,并且作为亚单位疫具有一定的免疫保护效应。     

肠道需氧革兰氏阴性杆菌与门静脉血内毒素水平关系的初步探讨

本实验以普通 Webster 大鼠为动物模型,探讨肠道需氧革兰氏阴性杆菌(Gram ne-gative,G~-杆菌)与门静脉血内毒素的关系。以抗生素联合灌胃使大鼠肠道脱污染,降低肠道定植抗力,再以4种需氧 G~-杆菌混合液灌胃,行肠道再污染,然后再分别测定正常鼠(组),脱污染鼠(组)及再污染鼠(组)不同肠段和粪便需氧 G~-杆菌及相应鼠门静脉血内毒素水平。结果表明,肠道需氧 G~-杆菌的变化与相应门静脉血内毒素水平的变化基本一致.由此可见,上消化道需氧 G~-杆菌过生长,可能会成为门静脉血内毒素水平增加的原因之一。     

Gut immune stimulation by non pathogenic Gram(+) and Gram(-) bacteria. Comparison with a probiotic strain

We analyzed the gut immune stimulation induced by Gram-positive bacteria: non probiotic Lactobacillus acidophilus CRL 1462 and Lactobacillus acidophilus A9; two potentially probiotic strains: L. acidophilus CRL 924 and Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus CRL 423; comparatively with a probiotic strain: Lactobacillus casei CRL 431. We also studied Gram-negative bacteria: Escherichia coli 129 and E. coli 13-7 in BALB/c mice. All the strains increased the number of IgA+ cells. We analyzed the cytokines IFNγ, TNFα, IL-17, IL-12, IL-6 and MIP-1α. The Gram(+) strains increased the number of IL-10+ cells. Gram(−) strains did not increase IL-10+ cells, but they increased the number of IL-12+ cells. The probiotic strain increased mainly IFNγ and TNFα. In the study of the receptors TLR-2, TLR-4 and CD-206, we demonstrated that only the probiotic strain increased the number of CD-206+ cells. All the Gram(+) strains increased the number of TLR-2+ cells and the Gram(−) strains of the TLR-4+ cells. The probiotic strain induced the release of IL-6 by a preparation enriched in intestinal epithelial cells (IEC). Gram(+) and Gram(−) bacteria activated different immune receptors and induced a different cytokine profile. The probiotic strain showed a great activity on the immune cells and the enriched population in IEC, activating mainly cells of the innate immune system.     

重庆地区儿童2000年至2004年首位革兰阴性细菌和阳性细菌的耐药性监测

目的了解重庆地区儿童感染的分离至临床标本的首位革兰阴性细菌和阳性细菌对常用抗生素的耐药趋势,指导临床合理使用抗生素。方法常规方法分离、培养细菌,应用美国德灵公司WalkAway-40细菌鉴定仪对2000年至2004年我院细菌室分离至临床标本的首位革兰阴性细菌和阳性细菌共2854株进行细菌鉴定及药敏试验。结果2000年至2004年检出的首位革兰阴性细菌和阳性细菌分别为大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌。2000年至2004年前5位革兰阴性菌5777株,革兰阳性菌1565株,其中大肠埃希菌2090株,金黄色葡萄球菌764株,分别占36.2%和48.8%;5年间大肠埃希菌对氨苄西林、头孢吡肟、头孢西丁、庆大霉素、亚胺培南、环丙沙星、头孢噻肟、头孢他啶的总耐药率分别为80.9%、37.5%、15.4%、54.0%、0.8%、34.0%、46.6%、46.2%;金黄色葡萄球菌对青霉素、红霉素、复方新诺明、万古霉素、阿莫西林/克拉维酸的总耐药率分别为95.6%、63.4%、5.8%、0%、11.0%。结论通过细菌耐药监测发现：大肠埃希菌对常用抗生素的总耐药率变化不大,金黄色葡萄球菌对常用抗生素的总耐药率有下降趋势,应引起临床医生重视。     

斯氏按蚊中Toll受体参与抵抗微生物感染和调控肠道菌群稳态

【目的】Toll信号通路是昆虫天然免疫系统的重要组分,其中Toll受体在激活昆虫病原菌侵染免疫应答方面发挥了关键作用。本研究旨在探究斯氏按蚊Anopheles stephensi Toll受体基因在抵抗微生物侵染和维持肠道菌群稳态过程中的功能。【方法】根据冈比亚按蚊Anopheles gambiae Toll受体家族的蛋白氨基酸序列,通过序列同源比对鉴定斯氏按蚊中相应的Toll受体基因;运用荧光定量PCR检测Toll受体基因在未感染病原菌的斯氏按蚊脂肪体中的相对表达量,以及在真菌球孢白僵菌Beauveria bassiana和革兰氏阴性细菌胡萝卜软腐欧文氏菌Erwinia carotovora subsp. carotovora侵染斯氏按蚊过程中的表达变化;最后,在斯氏按蚊雌成蚊胸部显微注射AsToll1A和AsToll5A的双链RNA进行RNA干扰后,检测RNAi处理的斯氏按蚊受真菌侵染后的存活率、肠道细菌含量变化以及抗菌肽基因表达变化。【结果】在斯氏按蚊中共鉴定到8个Toll受体基因,即AsToll1A, AsToll5A, AsToll6, AsToll7, AsToll8, AsToll9, AsToll10和AsToll11。通过荧光定量PCR检测发现,未感染病原菌的斯氏按蚊雌成蚊脂肪体中AsToll5A表达量最高,AsToll1A表达量次之,其余Toll受体基因表达量极低。在球孢白僵菌和胡萝卜软腐欧文氏菌侵染过程中,与对照(注射PBS)比较,AsToll1A和AsToll5A在斯氏按蚊中的表达量显著升高,其余Toll受体基因表达变化不显著或降低。RNA干扰结果表明,AsToll1A或AsToll5A的表达受到抑制后,斯氏按蚊对球孢白僵菌的抵抗能力显著降低,肠道细菌总量与对照(dsGFP)比较显著增多。而且,抑制AsToll1A后抗菌肽基因DEF1和GAM1的表达受到显著抑制;抑制AsToll5A后仅有GAM1表达量下调。【结论】斯氏按蚊Toll受体在结构和功能上具有高度的保守性,其中AsToll1A和AsToll5A能响应病原真菌和革兰氏阴性细菌侵染并且影响肠道菌稳态。     

Richard Pfeiffer and Alexandre Besredka: creators of the concept of endotoxin and anti-endotoxin

Richard Pfeiffer, working with Robert Koch in Berlin, intellectually and experimentally conceived the concept of endotoxin as a heat-stable bacterial poison responsible for the pathophysiological consequences of certain infectious diseases. Pfeiffer's definition of endotoxin included the inability to evoke neutralizing antibodies against this bacterial toxin. Alexandre Besredka, Ilya (Elie) Metchnikoff's successor at the Institut Pasteur in Paris, was the first to demonstrate that, in fact, antibodies could be engendered which were capable of suppressing the poisonous effects of endotoxin. Endotoxin and anti-endotoxin antibodies have since then fascinated researchers of many disciplines and continue to do so, particularly in the fields of diagnosis, prevention, and therapy of severe Gram-negative infections.     

重症监护病房革兰阴性菌分布及耐药性分析

目的：了解我院重症监护病房革兰阴性菌的分布和耐药情况。方法：WHONET5.6分析585例的革兰阴性菌的细菌培养和药物敏感试验结果。结果：585例革兰阴性菌标本中,排名前五位的是铜绿假单胞菌菌152株（25.98%）,鲍曼不动杆菌111株（18.97%）,肺炎克雷伯菌98株（16.75%）,大肠埃希菌49株（8.38%）,洋葱伯克霍尔德菌39株（6.67%）。这五种病原菌对14中抗生素的药敏试验发现,除了对头孢哌酮/舒巴坦耐药率较低外,对其他抗生素都有不同程度的耐药。结论：革兰阴性菌在感染的病原菌中仍占主要地位,耐药性也很严重,应及时检测病原菌变化及耐药趋势,指导临床合理使用抗生素。     

Differential effects of catecholamines on in vitro growth of pathogenic bacteria

Supplementation of minimal medium inoculated with bacterial cultures with norepinephrine, epinephrine, dopamine, or isoproterenol resulted in marked increases in growth compared to controls. Norepinephrine and dopamine had the greatest enhancing effects on growth of cultures of Pseudomonas aeruginosa and Klebsiella pneumoniae, while epinephrine and isoproterenol also enhanced growth to a lesser extent. The growth of Escherichia coli in the presence of norepinephrine was greater than growth in the presence of the three other neurochemicals used in the study. Growth of Staphylococcus aureus was also enhanced in the presence of norepinephrine, but not to the same degree as was the growth of gram negative bacteria. Addition of culture supernatants from E. coli cultures that had been grown in the presence of norepinephrine was able to enhance the growth of K. pneumoniae. Addition of the culture supernatant fluid culture from E. coli cultures that had been grown in the presence of norepinephrine did not enhance growth of P. aeruginosa or S. aureus. Culture supernatant fluids from bacteria other than E. coli grown in the presence of norepinephrine were not able to enhance the growth of any bacteria tested. The results suggest that catecholamines can enhance growth of pathogenic bacteria, which may contribute to development of pathogenesis; however, there is no uniform effect of catecholamines on bacterial growth.