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。     

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。     

细菌细胞壁构造的教学

细菌的细胞壁位于细菌细胞的表面,是一层较为坚韧、略带弹性的结构,它除具有保护细胞、维持细胞外形和对大分子的运输具有选择性等作用外,还为细菌鞭毛提供可靠的支点,并和细菌的抗原性、致病性、对噬菌体的敏感性以及与几种重要抗生素的抑菌机制密切有关。因此细菌细胞壁的教学在微生物学教学中占有重要的地位。1应用比较的方法讲解肽聚糖的结构肽聚糖（peptidoglycan）肽聚糖是细菌等原核生物所特有的成分,占细胞壁物质总量的40～90％。它由聚糖链、短肽和肽桥三部分组成[1]。通过比较金黄色葡萄球菌（Staphylococcusaureus）和大肠…     

肠道致病菌鞭毛调节蛋白FlgM功能分析及应用展望

鞭毛作为细菌最主要的运动器官,可通过促进细菌黏附、定植和侵袭以及生物被膜(Biofilm)的形成来影响细菌的毒力和耐药性。而鞭毛的组装合成涉及50多种蛋白质,FlgM蛋白作为持续控制器可调节其他鞭毛相关基因的转录水平,从而影响鞭毛的长度和数量等因素,进而影响细菌的毒力。此外,FlgM属于可溶性蛋白具备特有的C末端不稳定性结构,被视为潜在的融合蛋白。本综述依据已有研究详述了FlgM蛋白结构及功能,为深入探究与鞭毛相关的致病机制及其作为融合蛋白的应用前景途径提供理论支撑。     

细菌的Ⅲ型和Ⅳ型分泌系统

细菌拥有很多分泌系统,通过这些系统,许多分泌性蛋白和外露蛋白被输送到菌体细胞外,与宿主细胞发生相互作用而发挥其毒性。革兰阴性菌拥有5型蛋白分泌系统,其中Ⅲ型和Ⅳ型分泌系统与细菌的致病性密切相关,正日益受到各方学者的关注。本文对细菌Ⅲ型和Ⅳ型分泌系统的组成、结构和功能等进行概述。     

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。     

肽酶PepT参与副溶血弧菌的浮游运动和生物被膜形成

pepT基因编码一种金属依赖性肽酶T (peptidase T,PepT),能特异性催化三肽N端氨基酸,因此也称为氨肽酶T。研究发现大多数氨肽酶参与细菌蛋白质新陈代谢和调节三肽活性,但关于PepT在细菌毒力及致病性方面的报道较少。[目的]本文选取PepT为研究对象,研究其对副溶血弧菌生物学特性及致病性的影响。[方法]通过构建缺失株ΔpepT和回补株CΔpepT,比较菌株在运动性、生物被膜、环境耐受、细胞毒性等方面的差异。[结果]与野生株相比,ΔpepT缺失株的极性鞭毛转录水平极显著下降,浮游运动能力降低;同时生物被膜形成能力减弱,而细菌群集运动及环境耐受能力无显著差异。此外,缺失pepT基因会导致副溶血弧菌的细胞毒性和小鼠毒力作用显著下降。[结论]pepT基因与副溶血弧菌浮游运动和生物被膜形成能力相关,并且影响其致病性。     

细菌菌毛及有关粘附素研究的新进展

近年来,有关细菌菌毛及有关粘附素(adhesin)的报导日渐增多。对菌毛结构、功能及其实际意义的研究,目前已成为细菌学的重要课题。最近有关实践及理论,均有新飞跃。一、细菌菌毛与细菌鞭毛的比较菌毛与鞭毛均系蛋白质构成,均未见有细菌胞壁酸成分掺入,且皆分别由单体菌毛素(pilin)及单体鞭毛素(flagellin)缠绕构成的单孔中空微丝组成。主要差别     

群体感应QseB/QseC系统对外界环境变化的响应机制

细菌群体感应(quorum sensing, QS)是一种细菌种群之间和与环境之间的相互作用机制，不仅可以评估其自身物种的种群密度，还可以评估给定环境中其他细菌物种的种群密度，是维持细菌感知并响应环境变化的重要协调途径。编码鞭毛表达和组装以及运动性的基因是潜在的毒力相关因子，受细菌种群密度调节，利用群体感应激活。QseB/QseC双组分系统是参与鞭毛和运动基因调节的群体感应调节级联反应的一个重要组成部分。本文综述了细菌群体感应系统的种类及其作用，将近年来有关QseB/QseC双组分系统介导的群体感应系统结构功能、QseB/QseC信号转导调控机制以及QseB/QseC双组分系统在调控细菌致病性、生物膜形成、鞭毛运动性等方面所发挥的作用进行整理、归纳和总结，并对目前研究不足的地方作出了展望，希望能找出下一个研究的方向。对QseB/QseC信号系统介导的群体感应机制的深入研究，不仅为解决细菌耐药及致病机制等问题提供新思路，还可能为开发疫苗和药物提供新靶点。     

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.     

细菌鞭毛的染色

细菌中的弧菌、螺菌及部分杆菌具有鞭毛,而鞭毛的有无及其着生状态又具有种的鉴定意义。细菌鞭毛染色的方法虽然很多,但要得到满意的结果往往不易做到,特别对于初学者就更难以掌握。由于教学科研的迫切需要,我们对细菌鞭毛染色方法进行了一些研究,现介绍如下:     

人源产肠毒素大肠杆菌粘附素的研究进展

概述 50年代发现了细菌菌毛,使细菌形态学的研究进入了一个新的领域。1950年Houwink等首先发现在菌细胞外围有一种不同于鞭毛和粘液的细菌附属结构,当时命名为丝状体(filaments)。从1955年开始,Duguid等对肠杆菌科细菌的这种附属结构进行了系统的研究,将此种非鞭毛附属器称为菌毛     

教学用鞭毛染色方法的改进

细菌的鞭毛染色是对细菌进行分类鉴定的一项重要指标,是微生物学实验教学的基本内容之一,也是微生物学专业的学生必须掌握的一种技术.由于细菌鞭毛结构纤细,易于脱落且不易着色,因而细菌的鞭毛染色历来被认为是难点多,不易掌握的一种方法.现在教学中普遍采用的银染法[1,2]虽染色清晰、鞭毛染出率高,但仍存在着硝酸银溶液配制过程复杂,加入氨水的量以及硝酸银回滴的程度不易把握,而且试剂不稳定(只能保存3 d左右)[2],以及试剂价格较高、易造成重金属环境污染等不足.     

变形菌视紫红质十年的回顾与展望

变形菌视紫红质(proteorhodopsin,PR)是一类吸光色素膜蛋白,它是由7个跨膜ɑ-螺旋(A～G)组成的视蛋白(opsins)与色素视黄醛(retinal)通过共价键结合而形成。PR广泛存在于海洋和淡水水域的微生物中,是一种质子泵型的视紫红质,可在光的驱动下将质子从细胞质泵到胞质间隙,从而在细胞内外产生质子梯度,形成的化学势能被用于合成ATP、物质的跨膜运输以及驱动鞭毛运动等方面。据估算含PR的细菌在海洋水域中约占总细菌的13%,而每个含PR的细胞中的PR分子数约为2.5×104个。对PR功能的研究表明PR具有增强其宿主菌抵抗外界不良环境的能力;而对于PR三维结构的研究对PR的作用机理及其功能的研究将有更进一步的推动作用。     

一种简易保持细菌鞭毛的电镜制样法

随着医学生物学的发展,新的菌种不断被发现。细菌的鞭毛长短、数目和生长位置已成为鉴别新菌种的一个重要形态标准,用光学显微镜(光镜)很难确切判别,只能借助电子显微镜(电镜)。电镜虽有高分辨率和高放大倍数,但它必须制样后才能观察,比光学显微镜观察复杂,往往在光镜下能见到活体细菌模糊的鞭毛,而通过制样处理后电镜下能见到成堆的鞭毛,很难找到鞭毛完整的细菌。实践证明,样     

细菌遗传学

细菌细胞的遗传结构与调控 细菌细胞的全部特性,包括具有重要医学意义的特性如毒力、致病性以及抗生素抗性等,最终都是由包含在细菌细胞基因组中的遗传信息决定的.这种信息通常由构成细胞脱氧核糖核酸(DNA)的核苷酸碱基的特异性序列编码.     

T3SS1和T3SS2影响副溶血弧菌生物学特性及细胞致病性的比较

【目的】探究两套Ⅲ型分泌系统T3SS1和T3SS2影响副溶血弧菌生物学特性及细胞致病性的差异和相关性。【方法】以T3SS1和T3SS2主要结构基因vcrD1和vcrD2为研究对象,利用同源重组技术分别构建单基因和双基因缺失株ΔvcrD1、ΔvcrD2、ΔvcrD1-vcrD2,以及互补株CΔvcrD1和CΔvcrD2;分析各菌株的生长特性、生物被膜形成能力、运动性的差异;比较各菌株对细胞毒性以及对细胞炎性因子转录水平的影响。【结果】与野生株相比,各缺失株的生长速度无显著差异。缺失株ΔvcrD1生物被膜形成能力、运动性和细胞毒性均极显著下降;缺失株ΔvcrD2主要表现为细胞炎性因子IL-1β和IL-6转录水平的显著上调,同时对细胞毒性作用下降。双基因缺失株ΔvcrD1-vcrD2在缺失株ΔvcrD1的基础上,生物被膜形成能力、运动性、细胞毒性均进一步显著下降,但在细胞炎性因子的转录水平上,则与ΔvcrD1一致,与野生株相比均无显著差异。【结论】T3SS1和T3SS2对副溶血弧菌生物学特性和细胞致病性的影响存在差异。T3SS1主要影响细菌的生物被膜形成、运动性及细胞毒性作用;T3SS2不影响生物被膜形成、运动性等生物学特性,参与细菌对细胞炎性反应中的负调控作用,同时具有一定的细胞毒性作用。T3SS1有助于副溶血弧菌在环境中的生存,而T3SS2可有利于细菌在宿主体内免疫逃避的过程。T3SS1和T3SS2对副溶血弧菌生物学特性和细胞致病性的影响可能存在一定的相关作用,具体机制有待进一步研究。     

吲哚作为细菌细胞间信号分子的研究进展

吲哚广泛存在于自然界,目前已知超过145种革兰氏阳性和阴性细菌能产生吲哚,其中包括许多病原菌。随着细菌密度感应系统及其信号分子作用机制研究的深入,吲哚已被证实是肠道病原菌如致病性大肠杆菌、迟缓爱德华氏菌、霍乱弧菌等一类细胞间重要的信号分子,并参与细菌的多种生理活动,如毒力、抗药性、生物膜形成、运动性、质粒稳定性、抗酸性、孢子产生等。更为重要的是,吲哚及其衍生物还参与协调菌群竞争,有益于人体肠道菌群平衡和免疫系统。本文在吲哚作为细胞间信号分子参与迟缓爱德华氏菌的毒力、抗药性、生物膜形成和运动性的研究基础上,对近年来吲哚作为细菌细胞间信号分子的研究进展进行了综述。随着吲哚作用机制的进一步揭示,将有助于新型抗病原菌感染策略的研发和生物工程方面的应用。