革兰氏阴性菌III型分泌系统研究进展

[摘 要]沙门氏菌、志贺氏菌、耶尔森氏菌、铜绿假单胞菌大肠杆菌革兰氏阴性菌都具有一个复杂的毒力系统,即Ⅲ型分泌系统,它是病原菌一个基本的毒力决定因子。当细菌与真核细胞接触以后能够激活Ⅲ型分泌系统,从而将细菌特定蛋白质穿过细菌的两层膜和真核细胞膜,直接注入到真核细胞质中,并对宿主细胞产生破坏作用。Ⅲ型分泌系统包括一个分泌装置(大约由25种蛋白质组成)和由该装置分泌的效应蛋白。虽然这些病原菌引起宿主的疾病各不相同,从致死性败血症到轻度腹泻,从急性腹泻到慢性肺部感染等,但是这些病原菌毒力因子的分泌机理却具有高度的保守性。本文主要对Ⅲ型分泌系统机理及其组成蛋白质进行综述,并探讨该系统作为一种新的抗微生物目标的可能性。

在过去的十几年中,病原微生物的抗生素抗性急剧增加,这对结核、疟疾、霍乱、痢疾和肺炎等疾病的预防和治疗产生了严重的影响,其结果是病人的病程加长,面临致死的危险更大,疾病的流行时间更长[1]。尽管这些疾病是由不同的病原菌所引起,并具有不同的症状,但其基本的致病机理却有相似之处,这些病原菌都具有分泌毒力蛋白或毒素到细菌外的能力。总体来说,革兰氏阴性菌具有5种不同的分泌系统。Ⅰ型分泌系统的代表是大肠杆菌分泌的α-溶血素,这种分泌系统由三种蛋白质组成:一个ABC蛋白,一个内膜锚定蛋白(该蛋白跨越胞周质)和一个外膜蛋白,其中外膜蛋白和内膜蛋白都以三聚体的形式存在,ABC蛋白的ATP酶活性为蛋白质的分泌提供能量,整个转运过程是一步完成[2]。Ⅱ型分泌系统是许多革兰氏阴性菌分泌细胞外酶和毒素的通道[3,4],其中产酸克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca)的分泌系统是该型分泌系统的典型代表。其分泌是分两步完成,第一步分泌性蛋白通过sec信号肽序列穿过细菌内膜,在胞周质中切除信号肽并重折叠,第二步折叠后的蛋白穿过细菌外膜分泌到胞外。在此过程中有一种叫分泌素(secretin)的蛋白参与,分泌素聚集化以后在外膜形成一个通道。Ⅱ型分泌系统至少有12种以上的蛋白质参与其中。Ⅲ型分泌系统是本文讲述的重点,当细菌与宿主细胞接触以后,将细菌蛋白质转运到宿主细胞中[5]。Ⅳ型分泌系统的代表菌株是农杆菌(Agrobacterium spp.),它可将DNA转移到植物细胞中,嗜肺军团菌和幽门螺杆菌也具有Ⅳ型分泌系统的同系物,但嗜肺军团菌并不通过Ⅳ型分泌系统转运蛋白质,幽门螺杆菌可以通过Ⅳ型分泌系统转运CagA到胃上皮细胞。百日咳博代氏菌(Bordetella pertussis)毒素(PT)的分泌也属于Ⅳ型分泌系统,但PT只是通过分泌系统穿过细菌的两层膜结构,因为PT是一种典型的A-B毒素[6],它自身就能够进入到动物细胞中。Ⅴ型分泌系统的典型代表是淋病奈瑟氏菌和流感嗜血菌IgA1蛋白酶的分泌[7],IgA1蛋白酶包括三个区域:N-端的信号肽序列(该序列引导蛋白质穿过细菌内膜),中间的功能区和C-端的β区。β区能够插入细菌外膜,并形成一种孔状结构,蛋白质通过这种孔结构转运到细胞表面,然后蛋白功能区或者留在细菌表面,或经过蛋白酶裂解后释放出去。

在耶尔森氏菌、沙门氏菌、志贺氏菌、EPEC、EHEC、铜绿假单胞菌、博代氏菌和衣原体等病原菌中都存在有Ⅲ型分泌系统(Type Ⅲ secretion system, TTSS)。在这些细菌中,Ⅲ型分泌系统都是其重要的毒力机制之一。由于现在临床分离的假单胞菌、沙门氏菌和志贺氏菌等都具有多重抗生素抗性,因此急需发展出对付这些病原菌的新方法。一个可能的方法就是研制出干扰病原菌致病机理的药物,然后靠宿主自身的免疫系统抵抗感染,而不是象抗生素那样直接针对细菌而杀死细菌。显然,要研制出这样的“抗致病性药物”就需要对病原菌的致病机理有深入的了解。

目前人们对TTSS系统进行了深入的研究,其中研究得最深入的TTSS系统是鼠疫耶尔森菌、伪结核耶尔森氏菌和肠炎耶尔森氏菌中由质粒编码的具有高度保守性的TTSS系统。本文主要是对耶尔森氏菌、大肠杆菌、肠炎沙门氏菌和志贺氏菌等的TTSS系统研究进展进行综述。

 

耶尔森氏菌TTSS作用模式图

 

1 耶尔森菌的Ⅲ型分泌系统

图1描述了耶尔森氏菌与真核细胞接触以后,通过TTSS将细菌的效应蛋白Yop注射到靶细胞质内[8]。小肠结肠耶尔森氏菌的TTSS是由一个70kb的叫pYV的毒力质粒所编码,编码的蛋白包括TTSS分泌装置(secretion apparatus)Ysc和效应蛋白(effectors)。Ysc装置是由29个蛋白组成的跨越细菌内膜和外膜的结构,其中至少有15种蛋白是细菌效应蛋白通过Ⅲ型分泌系统注射到宿主细胞质内所必需的。还有6个Ysc蛋白跨越细菌内膜,与细菌鞭毛基体蛋白具有同源性,在志贺氏菌和沙门氏菌中也含有相应的同源蛋白。Allaoui等报道YscF对耶尔森氏菌的蛋白分泌是至关重要的,YscF是一个10kDa的小分子蛋白,yscF基因突变以后完全消除了细菌分泌蛋白的能力。最近的研究发现YscF是小肠结肠耶尔森氏菌细胞膜上针状结构的组成成分之一。YscN是一种ATP水解酶,可以为转运系统提供能量。YscC属于分泌素家族,位于细菌外膜。

当细菌与真核宿主细胞没有接触的时候,TTSS通道是关闭的,这可能是由一些蛋白形成了某种“塞子”(plug)样的结构所致。当接触以后,这种可能的塞子样结构释放出去,并通过TTSS通道转运效应蛋白。目前对这种塞子样结构的组成蛋白及其形成机理还不清楚,其中YopN、TyeA和LcrG可能参与形成这样的塞子样结构[9,10]

细菌的效应蛋白要达到其目的地,它们还必需穿过真核靶细胞膜。TTSS在转运效应蛋白之前,先通过一些蛋白在靶细胞膜建立一个通道。这些蛋白包括YopB、YopD和LcrV等,YopB/D含有一个疏水区,它们能与宿主细胞膜相互作用。在红细胞、真核细胞和脂质体上进行的实验表明YopB/D能在靶细胞膜上形成一种孔状结构。LcrV在细菌与细胞接触之前暴露于细菌表面,它能与YopB/D相互作用,LcrV在将毒素转运到真核靶细胞质的过程中起着重要作用。有证据表明LcrV还是转运通道的大小限制决定因子。此外还有一个蛋白YopK据认为可以调节YopB/D形成的孔的大小。TTSS和这种孔状结构把细菌与靶细胞直接连接了起来[11]

现已鉴定出了6种Yop的效应蛋白:YopE、YopH、YopM、YopP、YopO和YopT。YopH是一个强的磷酸酪氨酸磷酸酶,它通过使几种粘附蛋白的去磷酸化而起着抗吞噬作用。YopE和YopT通过失活GTP酶而具有抗吞噬作用。YopP具有抗炎作用,它能阻止核因子NF-κB的活化,并抑制前炎性细胞因子的释放,它还能诱导巨噬细胞的快速凋亡。对于磷酸丝氨酸激酶YopO以及YopM的功能还不甚清楚。

2 革兰氏阴性菌Ⅲ型分泌系统

通常编码TTSS基因的G+C%都比细菌基因组平均G+C%低,这表明TTSS系统是从一个低G+C%含量的宿主演化而来。编码TTSS的基因都呈簇状,具有致病岛的特征,这些基因簇有的位于质粒上(耶尔森氏菌、弗氏志贺氏菌),有的位于染色体上(沙门氏菌、EPEC、铜绿假单胞菌、小肠结肠耶尔森氏菌、鼠疫耶尔森氏菌)。其中沙门氏菌具有两个TTSS,它们可能在感染的不同阶段起着不同的作用。小肠结肠耶尔森菌也具有两个TTSS,其中一个叫Ysc(前面已提及),由质粒编码,另一个叫Ysa,由染色体编码。

TTSS致病岛编码的蛋白质可以分为几种类型:结构蛋白、调节蛋白、伴侣蛋白和效应蛋白。不同TTSS系统编码的多数蛋白质都具有同源性,同时每个TTSS系统又编码有各自特有的蛋白质。其中编码TTSS的结构蛋白具有高度的保守性,而效应蛋白却因TTSS系统的不同而各异。通常编码TTSS功能和进化的蛋白都具有高度的特异性。

TTSS系统的一些蛋白成分与Ⅱ型分泌系统的外膜蛋白有同源性,同时TTSS系统还有些蛋白(尤其是膜相关蛋白)与其鞭毛的基体蛋白成分具有同源性。而且有报道小肠结肠耶尔森菌的毒力因子可通过鞭毛转运装置进行分泌,这说明TTSS系统可能是从鞭毛蛋白系统进化而来。但是,目前在革兰氏阳性菌中还没有报道有TTSS样的结构存在。虽然在肺炎链球菌中发现有伴侣蛋白的存在,但没有发现TTSS结构基因的同源序列。革兰氏阳性菌的蛋白质分泌要简单一些,它通常含有一个信号肽序列。链球菌、葡萄球菌和产单核细胞李氏杆菌的大部分分泌性蛋白或细菌表面蛋白都含有一个信号肽序列,在其C-端都有一些特征序列,例如串联重复序列、富含脯氨酸/甘氨酸的序列、保守性的六肽序列(LPXTGE)、约20个氨基酸残基的疏水区或带正电荷的尾等结构。

当细菌与靶细胞接触以后,TTSS系统能够将效应蛋白直接转运到靶细胞质中,除此之外,TTSS系统还能转运别的蛋白,有报道鼠伤寒沙门氏菌分泌到培养基中的蛋白主要包括鞭毛蛋白和TTSS相关的毒力因子SipA、SipB、SipC和InvJ等,在耶尔森菌中,TTSS系统不仅分泌转运蛋白到靶细胞,还分泌毒力因子到细胞外环境中。

据报道耶尔森菌具有一种特征,当细菌与哺乳动物细胞膜受体结合以后,它能通过TTSS系统将一些Yop蛋白转运到宿主细胞质中。如果上皮细胞感染耶尔森氏菌并转运了Yop蛋白以后,能够阻止其它一些病原菌的感染。例如阻止爱德华氏菌、志贺氏菌和李氏杆菌的感染,但不能阻止沙门氏菌的感染。研究发现YopE或YopH能够阻止李氏杆菌的侵袭,YopE能阻止爱德华菌和志贺氏菌的侵袭。YopH和YopE能够破坏宿主细胞的细胞骨架和信号传导途径,从而阻止巨噬细胞对耶尔森菌的吞噬作用。

3 革兰氏阴性菌TTSS结构

目前对TTSS直接转运效应蛋白到靶细胞的结构进行了一些研究,并取得了一定的进展。研究发现细菌TTSS的一些成分与鞭毛基体蛋白具有相似性,正是因为它们之间的这种相似性,有人根据提取和纯化鞭毛基体蛋白的方法用于沙门氏菌TTSS的研究,通过这种方法发现肠炎沙门氏菌能形成一种电子显微镜可见的超微结构(叫做针形复合物,needle complex)。该结构跨越细菌外膜,含有一个针状的圆柱形基底[14],它从细胞内一直延伸到胞外(图2)。沙门氏菌的SPI-1在许多方面都与鞭毛基体相似,但SPI-1具有一种针形结构,而不是鞭毛丝或钩状结构。弗氏志贺氏菌也具有这种结构,在耶尔森氏菌中也观察到了与沙门氏菌相似的针形结构,但是对耶尔森氏菌分泌系统的针形结构研究得还不如沙门氏菌深入。

EPEC的TTSS不是形成这种针形结构,而是形成一种长丝状结构,其主要成分是EspA。根据EspA丝的直径和长度,人们通常将其作为一种菌毛样结构而不是针形结构[12-13]。在A/E损伤形成的早期,这种结构位于细菌的表面,在细菌与被感染的上皮细胞间形成一种桥形结构。有研究表明,EPEC和EHEC的EspA丝有助于细菌与宿主细胞的粘附,EPEC和EHEC与宿主细胞的连接是通过中空的EspA丝来实现[15]

 

沙门氏菌和大肠杆菌的III型分泌系统结构示意图

4 TTSS中主要的保守性蛋白

4.1 分泌素家族

YscC是小肠结肠耶尔森氏菌TTSS中研究得最深入的蛋白质之一,它属于分泌素家族。分泌素是一群外膜蛋白,它们参与将大分子物质转运穿过外膜的过程。这些蛋白能够形成一个通道,通过这种通道而分泌蛋白质。目前所有已知的TTSS都含有分泌素家族的蛋白[16]。分泌素的C端有一个保守区域,而在其N端的保守性不高。YscC能形成一个非常稳定的600kDa的多聚体环形结构,其外环直径约为200Å,中间的孔约为50Å。分泌素要有效的定位到细菌外膜,可能还需要其它一些蛋白质的参与。Ⅱ型分泌系统在外膜形成通道的过程中也需要分泌素的参与,但Ⅱ型分泌系统的分泌素与Ⅲ型分泌系统的分泌素相差甚远。

4.2 YscN ATP酶家族

YscN及其同系物Spa47(志贺氏菌)、InvC(沙门氏菌)、EscN(EPEC)和PscN(铜绿假单胞菌)都与细菌ATP酶的β亚基具有一定的同源性,与真核空泡(eukaryotic vacuolar)ATP酶和古细菌ATP酶也具有同源性。在已知的TTSS中都存在有YscN或其同系物,这是其中最保守的蛋白质之一。YscN与其同系物的相似性从43%(最小值,与Spa47相比)到82%(最大值,与PscN相比)不等。它们能与TTSS的膜结合成分相互作用,为TTSS的组装及蛋白质的分泌提供能量。

4.3 Ⅲ型分子伴侣

TTSS的另一个特征是其中一些蛋白质的分泌需要有特异的分子伴侣,这种分子伴侣的缺失会导致相应蛋白质的分泌减少,而其它蛋白的分泌不受影响。缺失了分子伴侣的蛋白质聚集在细菌胞浆内,然后迅速被降解。第一个被发现的分子伴侣是效应蛋白SycE、SycH和转座蛋白SycD的分子伴侣,最近的研究表明组成TTSS结构的一些蛋白也需要分子伴侣。同时发现组成鞭毛的蛋白也有一些特异的分子伴侣。不同的分子伴侣之间没有明显的序列相似性,但在Ⅲ型分子伴侣中也有一些共同的特征。它们的分子量都较小(小于20kDa),多为酸性蛋白,主要由螺旋结构组成,在C端有一个中性螺旋,该螺旋可以介导分子伴侣与其特异性蛋白相互作用。分子伴侣能识别其特异性蛋白,起着一种分泌导引作用,还有研究表明分子伴侣还能使其效应蛋白按级按顺序依次分泌。对这些分子伴侣其它的功能还有待于进一步研究。

5 TTSS中其它一些保守性蛋白

5.1 成孔蛋白

耶尔森氏菌TTSS效应蛋白的转运需要YopB和YopD蛋白参与,这两个蛋白都具有疏水区,能在真核细胞膜上形成孔状结构,YopB和YopD具有一个共同的分子伴侣SycD。此外LcrV也参与这种孔结构的形成。在铜绿假单胞菌中也具有YopB、YopD和LcrV的同系物PopB、PopD和PcrV。YopB、PopB和YopD、PopD之间分别有40%相同,LcrV与PcrV之间有45%相同。在其它TTSS中也有YopB的同系物,YopB是形成孔结构最主要的疏水性蛋白,但不同TTSS之间YopB及其同系物的同源性并不高。在不同的TTSS中YopB样蛋白通常与另外一种或两种蛋白一起协同作用,共同发挥功能,但不同TTSS中这些蛋白以及YopD和LcrV之间并没有明显的同源性[17]

在志贺氏菌和沙门氏菌中,YopB样的蛋白分别是IpaB和SipB,与它们共同作用的蛋白分别是IpaC与IpaD和SipC与SipD。EPEC中EspB就承担着YopB的功能。TTSS在宿主细胞膜上形成孔状结构,还需要细菌内分子伴侣SycD或其相应蛋白的存在,在志贺氏菌中这样的分子伴侣叫IpgC,沙门氏菌中叫SicA。EPEC中SycD的同系物CesD也是转座蛋白EspB和EspD分泌所必需的。总之,TTSS转座装置的普遍特征是具有YopB样的疏水性成孔蛋白和SycD样的分子伴侣。

5.2 保守性的效应蛋白

不同细菌TTSS中差异最大的就是效应蛋白,但也有一些保守的效应蛋白。例如在一些效应蛋白中发现了相似的一级结构,它们都含有串联排列的24个氨基酸残基长的富含亮氨酸的重复序列(leucine-rich repeat,LRR)。所有LRR蛋白都直接参与蛋白质与蛋白质的相互作用。在一些病原菌,例如耶尔森氏菌、志贺氏菌和沙门氏菌中含有LRR的效应蛋白形成了一个家族。耶尔森氏菌中含LRR的TTSS效应蛋白是YopM,志贺氏菌中是IpaH,沙门氏菌中是SspH1和SspH2。YopM是耶尔森氏菌一个主要的毒力因子,虽然到目前为止它的功能还不十分清楚,但有研究表明YopM通过TTSS转运以后能进入宿主细胞核。志贺氏菌的多拷贝基因ipaH在毒力中的作用还不清楚,但最近的研究表明ipaH基因产物参与细菌从单核细胞和巨噬细胞的吞噬泡中逃逸的过程。沙门氏菌中Ssp的功能到目前为止还不甚明了。TTSS中有一类蛋白质具有干扰正常细胞骨架动力学的功能,这类蛋白质也具有一定的保守性。耶尔森菌中的YopE就是这样一种蛋白,它是GTP酶活性蛋白(GAP)。YopE与假单胞菌的ExoS有26%的相同和44%的相似,YopE与沙门氏菌的SptP有31%相同和55%相似。Spt是一种双功能效应蛋白,其N端具有GAP活性,C端具有磷酸酪氨酸磷酸酶活性,因此肠炎沙门氏菌的SptP就象是YopE和YopH的杂交体。

6 TTSS基因的调节

在体外,细菌必须与宿主细胞相互接触以后才能诱导TTSS效应蛋白的分泌,为了研究这些效应蛋白,人们建立了许多方法来诱导细菌分泌效应蛋白到培养上清中。小肠结肠耶尔森氏菌在37℃于缺乏钙的培养基中能分泌效应蛋白到上清。志贺氏菌在37℃于培养基中加入刚果红(congo red)也可诱导效应蛋白分泌到上清。沙门氏菌在室温通气的条件下能诱导TTSS的分泌。通过这些方法可以在体外研究TTSS。

在TTSS系统中,病原菌与宿主的相互作用对分泌系统具有调节作用,所分泌的蛋白质通常直接传递到靶细胞。TTSS的表达是由宿主与病原菌的接触所启动,因此又叫做接触依赖性分泌系统。TTSS的这种启动形式保证了只有在需要的时候才表达效应蛋白,同时这种启动方式也加大了人们研究TTSS的困难。因为在自然条件下,TTSS分泌的蛋白质量非常少,很难检测到,只有在合适的环境条件下它们才能大量分泌。

目前对耶尔森氏菌TTSS的调节研究得最深入,可利用外界环境诱导其TTSS基因的转录表达,同时对其它一些环境因素对TTSS的调节也进行了研究。弗氏志贺氏菌的Mxi-Spa TTSS能够分泌Ipa蛋白,它参与细菌对上皮细胞的侵袭过程,该TTSS系统是由细菌与真核细胞的接触活化并启动其表达。Bahrani等的研究表明,在磷酸盐缓冲液中,刚果红、偶氮蓝和橙黄等化合物能够诱导志贺氏菌分泌Ipa蛋白。研究表明这可能是在刚果红与淀粉样蛋白的结合过程中特异性的水解作用诱导了Ipa蛋白的表达。进一步研究发现刚果红只能引起TTSS系统中部分基因(virA和ipaH基因)转录的增加,而其它基因(ipaBCD和mxi操纵子)却没有明显变化。在弗氏志贺氏菌侵入上皮细胞的过程中,virA和ipaH基因的转录也有短暂的升高,这表明在TTSS中有不同的转录控制系统调节分泌性蛋白质的表达。

Porter等进行了一系列试验来研究弗氏志贺氏菌TTSS毒力基因表达的级联控制形式。其中第一级的调节因子VirF,对二级调节因子基因virB和结构基因icsA具有调节活化作用。virB基因产物转而激活编码侵袭性蛋白和TTSS系统基因的转录。弗氏志贺氏菌TTSS受环境信号的多级调控,这种调节方式确保了在不需要的情况下,TTSS结构基因不进行表达,从而节省了能量的损耗。同时这种调节方式也确保在适当的条件下,TTSS系统的基因能够迅速足量的表达。针对细菌培养基渗透性、pH值和DNA超螺旋等的刺激,virF、virB和结构基因表现出不同的反应特征,这种不同可以使弗氏志贺氏菌TTSS基因在适当条件下更好的协同表达。

EPEC的LEE致病岛也具有与此相似的调节方式[18],LEE基因的表达依赖于功能性整合宿主因子(functional integration host factor, IHF)。然后IHF活化其它一些基因的表达,其中包括ler基因,Ler转而又激活LEE中escJ、escV、tir、eae、espB和espG等基因的表达。

伤寒沙门氏菌编码其侵袭力基因的表达也受渗透性、pH值和溶氧水平等因素的影响。鼠伤寒沙门氏菌SPI-2在Mg2+和磷酸盐缺乏的条件下诱导表达,这种环境与鼠伤寒沙门氏菌在被感染的宿主细胞吞噬泡内的环境相似。Deiwick等报道SPI-2基因的表达是由普遍性的调节系统PhoPQ调节,并依赖于SsrAB,这是一个双因素的调节系统。当细菌进入巨噬细胞以后,OmpR对环境渗透性的变化作出反应,OmpR激活ssrA的表达。有研究表明,野生型菌株在pH值4.5的基本培养基中SPI-2基因能够表达,而OmpR突变菌株不能表达。鼠伤寒沙门氏菌SPI-2的TTSS系统也可由pH值的变化进行诱导。值得注意的是SPI-1的调节系统与鞭毛组装系统有所重叠。当伤寒沙门氏菌的鞭毛调节基因flhDC或fliA突变以后,细菌同时丧失了对巨噬细胞的细胞毒性作用和对上皮细胞的侵袭作用。

Vallis等报道铜绿假单胞菌在组织培养条件下与CHO细胞的结合或在加血清的组织培养基中生长可诱导其ExoS的分泌。在次氮基三醋酸(nitrilotriacetic acid)存在的情况下也可人工诱导ExoS和其它蛋白的分泌。

7 Ⅲ型分泌系统中可能作为疫苗的蛋白质

对Ⅲ型分泌系统的研究进一步揭示了细菌的致病机理,对致病菌株的进化也提供了一些有价值的信息。现在有的研究人员正在努力想以TTSS蛋白质作为靶蛋白来发展疫苗。在20世纪50年代中期人们就已经知道鼠疫耶尔森氏菌的LcrV(最初叫V抗原)可以作为抵抗鼠疫的保护性抗原。最近的研究发现用LcrV的多克隆或单克隆抗体进行被动免疫也可抵抗鼠疫耶尔森氏菌的攻击。用重组的LcrV对小鼠进行的免疫实验表明其对小鼠具有保护作用,不发生肺鼠疫和腺鼠疫。由于耶尔森菌与铜绿假单胞菌的TTSS具有较高的相似性,因此有人对其同系物PcrV的免疫保护作用也进行研究。用PcrV进行的主动或被动免疫都能使小鼠免受致死剂量的铜绿假单胞菌的感染。

Li等的研究表明EHEC感染的病人血清中含有Tir抗体,同时还含有EspA、EspB和紧密素的抗体,但不如Tir抗体强。这表明EPEC通过TTSS转运到宿主细胞内的毒力因子和EspB等能够被宿主免疫系统所识别。此外,有研究表明用Ipa蛋白复合物(IpaB、IpaC和IpaD)对小鼠或限菌猪进行鼻内接种免疫,能保护其免受志贺氏菌的感染。Leary等的研究表明YopE、YopK和YopN等蛋白也具有抗原性,但它们不能刺激小鼠产生针对鼠疫的保护性免疫。有人将Yop蛋白(YopD、YopE、YopH、YopN、YopO和YopK)分别在大肠杆菌中表达纯化以后注射到小鼠体内,结果只有用YopD免疫的小鼠能够保护小鼠免受野生型鼠疫耶尔森菌的攻击而不死亡。铜绿假单胞菌的ExoU与其它TTSS蛋白没有任何同源性,但研究表明它也具有免疫原性,用它进行免疫也具有一定的保护作用。

在许多病原菌中都发现有TTSS存在,而且随着越来越多的细菌全基因组测序的完成,必将会发现更多的TTSS。在过去的几年中,在鉴定组成TTSS的蛋白、认识TTSS结构、了解其转运蛋白在宿主细胞内的功能等方面都取得了很大进步,但是在另一些方面,例如细菌是如何“感觉”到与宿主细胞膜的接触、启动蛋白质的分泌和诱导TTSS组装的分子机制、细菌是如何将效应蛋白通过TTSS转运到靶位置的等现在还知之甚少。在这些方面的进一步研究能使我们更清楚地认识细菌是如何穿过三层生物膜转运其效应蛋白。由于TTSS与细菌的致病性具有密切的相关性,因此TTSS可能作为治疗用药物或疫苗的目标。因为这样的药物是针对病原菌TTSS中的毒力因子,而不象抗生素类药物直接针对所有细菌(其中包括非病原菌),因此它不会影响正常的菌群平衡。由于不同TTSS之间具有一定的保守性,因此有可能研制出只针对革兰氏阴性病原菌的药物或疫苗。

    日期:2014年02月18日  分类:病原菌
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