细菌三型分泌系统

肠出血性大肠杆菌Ⅲ型分泌系统效应因子与宿主细胞相互作用研究进展

王海光综述；毛旭虎审校
（三军医大学药学院、第医学检验系、临床微生物及免疫学教研室，庆４０３）重００８
摘要：出血性大肠杆菌（ｎｅｏｅｒａｉＥｃｅｉｉｃｌＨＣ通过其Ｉ型分泌系统将效应因子注入到宿主肠ＥｔｈｍｏｈｇｓｈｒｈａｏｉＥ）ｒｒｃｃ，ＥＩＩ细胞内，坏宿主细胞内的多种信号通路从而有利于细菌的感染及定植。近年来对于ＥＥＩ型分泌系统效应因破ＨＣＩＩ
ＴｉｌａｙＭｅｉｌｎｖｓｙｈｎｑｇ４０３，ｈｎ）ｈｒＭｉｔｒｄｃｉｉ，Ｃｏｇｉ００８ＣｉａｄｉａＵｅｔｎＡｂｔａｔＥｆｔｓｆｎｅｈｍｒａｉＥｃｅｃｉｃｌ（ＨＣｒｔｎｌｃｔｔｈｓｃｌｙｙｅＩｃｅｏｓｓｃ：ｆｃｒｏｔｒｅｏｒｇｓｈｒｈａｏＥＥ）ａｅｒｓａｄｉｏｏｔｅｓｐＩｅｒｔｎｓ－ｒｅｏＥｏｈｃｉｉａｏｅｎｌｂｔＩｓｉｙｔｍ（３Ｓ）ｄｒｇｉｅｔｎｗｉｌｋｍｔｌｈｓｃｌｓｎｌｇｐｔｗｙｎｒｍｏｏｏｉｔｎａｄｉｅｔｎｏｅ＂Ｓｕｎｆｃｉ，ｈｃｂｏｕｉｅｏｔｅｉａｎａａｓａｄｐｏｔｃｌｚｉｎｃｏｆ１ｉｎｏｈｃｐｌｇｉｈｅｎａｏｆｎｉ
ｔａｔｄｇｅｔｃｎｅｎｎｒｃｎｅｒ．Ｓｕｙｓｏｄｔａｏｅｆｃｏｓｐａｎｉｏｔｎｏｅｉａｔｒｌａｈｇｎｓｓｒｃｅｒａｏｃｒｓｉｅｅｔａｓｔｄｈｗｅｈｔｓｍｅｎｗｅｆｔｒｌｙａｍｐｒａｔｌｂｃｅａｔｏｅｅｉｙｅｒｎｉｐｂｓｅｌｓｉａｆｃｏ．Ｔｅｅｅｆｃｏｓａｅａｌｏｎｙｔｕｖ￣ｍｕｉｌｏｔｅｌｉｎｌｇｐｔｗａｂｔｓｈｂｔｅｉｓｃａｓｃｌｅｆｔｒｈｓｆｔｒｒｂｅｎｔｏｌｓｂｅｄｅｅｏｔｅｈｓｃｌｓｇａｉａｈｙ，ｕｏｔｉｉｉｐｎｌａｏｎｈｓｃｌａｏｔｓｓａｄｐａｏｙｏｉ．ＴｅｅｆｄｎｓｒｖａｅｈｔＥｏｔｅｌｐｐｏｉｎｈｇｃｔｓｓｈｓｉｉｇｅｅｌｄｔａＨＥＣｅｆｃｏｓｈｖａｉｔｆｆｎｔｎｎｂｃｅｉ — ｎｆｅｔｒａｅａｖｒｙｏｃｉｓｉａｔｒａｅｕｏ

细菌分泌系统研究进展(7页)

细菌分泌系统研究进展细菌分泌系统是细菌与外界环境进行物质交换和信息传递的重要机制，也是细菌致病性和生物膜形成的关键因素。

近年来，随着科学技术的不断发展，对细菌分泌系统的认识逐渐深入，研究取得了一系列重要进展。

本文将重点介绍细菌分泌系统的分类、结构、功能及其在细菌致病性和生物膜形成中的作用。

一、细菌分泌系统的分类根据结构和功能特点，细菌分泌系统可分为六大类：Ⅰ型分泌系统（T1SS）、Ⅱ型分泌系统（T2SS）、Ⅲ型分泌系统（T3SS）、Ⅳ型分泌系统（T4SS）、Ⅴ型分泌系统（T5SS）和Ⅵ型分泌系统（T6SS）。

1. Ⅰ型分泌系统（T1SS）T1SS主要存在于革兰氏阴性细菌中，通过一种单通道蛋白将蛋白质直接转运至细胞外。

T1SS的转运过程不依赖于ATP，而是利用质子动力驱动。

2. Ⅱ型分泌系统（T2SS）T2SS广泛存在于革兰氏阴性和阳性细菌中，通过一个多亚基复合物将蛋白质转运至细胞外。

T2SS的转运过程同样不依赖于ATP，而是利用质子动力。

3. Ⅲ型分泌系统（T3SS）T3SS主要存在于革兰氏阴性细菌中，通过一个注射装置将效应蛋白直接注入宿主细胞。

T3SS的转运过程依赖于ATP。

4. Ⅳ型分泌系统（T4SS）T4SS广泛存在于革兰氏阴性和阳性细菌中，具有多样化的功能，如DNA转运、蛋白质转运和毒力因子传递等。

T4SS的转运过程依赖于ATP。

5. Ⅴ型分泌系统（T5SS）T5SS是一种非典型的分泌途径，通过膜泡融合将蛋白质释放至细胞外。

T5SS的转运过程不依赖于ATP。

6. Ⅵ型分泌系统（T6SS）T6SS主要存在于革兰氏阴性细菌中，通过一种类似于注射装置的结构将效应蛋白转运至靶细胞。

T6SS的转运过程依赖于质子动力。

二、细菌分泌系统的结构1. 转运通道：负责将蛋白质或DNA等物质从细胞内转运至细胞外。

2. ATP酶：为分泌过程提供能量。

3. 转运底物：包括蛋白质、DNA等生物大分子。

4. 辅助蛋白：参与分泌系统的组装、调控和功能实现。

细菌三型分泌蛋白序列的分段特征提取研究

三型分泌系统的效应蛋白并不保守．其氨基酸序列差异性非常大，有些效应蛋白根本不存在同源蛋白。然而，研究人
信息，如基因本体Ｇｎｎｌｙ、ｅｅｔｏ）功能域等等。由于序列数Ｏｏｇ
据是最容易得到的，因此第一类方法最为普遍。本文也将氨
基酸序列数据作为研究对象，从中抽取特征。
【关键词】特征提取；三型分泌系统；氨基酸序列
０引言
一
由于验证效应蛋白需要复杂的生物实验，生物学家亟需套计算方法来预测可能的效应蛋白。
细菌分泌系统的发现，近年来细菌致病机制研究的重是
要进展。革兰氏阴性菌有许多分泌蛋白通过多种机制被运送
２已有的蛋白质序列特征提取方法
员发现许多效应蛋白的氨基酸序列Ｎ端存在一些共同特点。
如：５氨基酸中至少有１％的丝氨酸；１前０个０前２个残基缺
３分段特征提取方法
根据已有的研究发现，三型分泌系统效应蛋白的Ｎ端序
少酸牲氨基酸；第三或第四个氨基酸是异亮氨酸、亮氨酸、缬
三型分泌系统的效应蛋白，并根据已知效应蛋白的特点，分段考察氨基酸序列Ｎ端，取得了良好的分类效果。
位置特征；第二类考虑物理化学和生物性质，比如溶剂可接
触性、极性、二级结构等等；第三类结合现有数据库中的注释
１三型效应蛋白氨基酸序列的已知特性
长度。根据这些论断，我们将效应蛋白Ｎ端氨基酸序列分
有的效应蛋白都满足这些特征，有的只满足其中的１条或２

细菌的感染与致病性

产生
以革兰氏阳性菌或少量革兰氏阴为革兰氏阴性细菌细胞壁结
性菌分泌至细菌体外。
构成份，菌体崩解后释出
稳定性不稳定，60℃以上能迅速破坏耐热，60℃耐受数小时
毒性作用特异性。为细胞毒素、肠毒素、全身性，各种细菌内素的毒
神经毒素，对特定的细胞或组织性作用大致相同。引起发热、
发挥特定作用。
弥漫性血管内凝血、休克等。
1.概念:
2.来源 :主要是某些革兰氏阳性菌，也有少数是革兰氏阴性菌。
3.化学成分：一般外毒素是蛋白质。
5.特性：（1）有菌种特异性。（2）毒性强。（3）具有高度的特异性。（4）良好的抗原性。（5）不耐热。（6）0.3%~0.4%甲醛作用下，可以脱毒成类毒素。
6.组成 A亚单位：毒素活性中心，决定毒素的毒性效应 B亚单位：结合单位，使毒素分子结合宿主细胞
细菌的感染与致病性
重要概念：
1.感染：指病原微生物在宿主体内持续存在或增殖。感染发病：
2.病原菌：凡能引起宿主发病的细菌叫病原菌。
第一节细菌的致病性和毒力
一、概念
1.致病性:一定种类的病原菌在一定条件下，在宿主体内引起感染的能力。
2.毒力：病原菌致病力强弱程度。
二、毒力的测定
细菌毒力大小的表示方法有最小致死量、半数致死量、最小感染量和半数感染量表示法。最为实用的是半数致死量(LD50)或半数感染量(ID50)表示法。
Em 大肠埃希菌（肠毒素基因）
3.转座噬菌体或前噬菌体
– 是一些具有转座功能的溶原性噬菌体，当整合到细菌染色体上，能改变溶原性细菌的某些生物学性状，如白喉棒状杆菌、肉毒梭菌等的外毒素就是由转座噬菌体的有关基因所编码的。另外，转座噬菌体从细菌染色体分离脱落时，可能连带有细菌的 DNA片段，故它还可能在遗传物质转移过程中起载体作用。

铜绿假单胞菌分泌系统及其毒力因子研究进展

韩美娟1，2 1. 河北北方学院药学院，2. 河北北方学院附属第一医院药学部，【摘要】铜绿假单胞菌或获得性耐药。

究PA分泌系统毒力因子的致病机制对预防和治疗其引起的感染具有重要意义。

【关键词】铜绿假单胞菌；【中图分类号】Research Progress on the Secretion System and Virulence Factors of Pseudomonas Aeruginosa外膜中的促胰液素复合物组成。

其中促胰液素所包含的结构已知的膜嵌入C 端结构域和模块化的周质N 端结构域，又与聚集底物和连接内膜配置有关。

其独特的结构组成有利于PA 将结构化的效应蛋白经细胞周表1 I 型分泌系统分泌的毒力因子毒力因子分类活性功能AprA 碱性蛋白酶［3］胞外酶锌依赖性金属蛋白酶破坏已形成的嗜中性粒细胞加重宿主感染；切割宿主免疫补体C2和C3；降解细胞因子干扰素（INF ）-λ和肿瘤坏死因子（TNF ）- αHasAp ［4］铁卟啉化合物血红素获得蛋白获取建立感染的必需营养素-铁；血红素的获取和代谢对慢性和急性感染至关重要AprX 碱性胞外酶锌依赖性金属尚不明确蛋白酶［5］蛋白酶表2 Ⅱ型分泌系统分泌的毒力因子T2SS 亚型毒力因子分类活性功能Xcp 系统LasA 弹性蛋白酶（金属蛋白酶）［9］胞外酶β-裂解金属肽酶/丝氨酸蛋白酶切割甘氨酸-甘氨酸肽键；分解宿主细胞表面蛋白多糖，影响信号转导；增强LasB 弹性蛋白酶的裂解活性LasB 弹性蛋白酶［10］胞外酶M4热熔素肽酶家族/锌依赖性金属蛋白酶对宿主防御系统具有强降解性（例如表面活性蛋白a 和D 、补体和粘蛋白）；降解宿主细胞组织蛋白（例如弹性蛋白和胶原蛋白）；阻碍体内离子转运并损伤天然免疫系统，还可能释放利于细菌存活的营养素，在初始发病阶段发挥重要作用PlcH ［11］胞外酶溶血性磷脂酶C 降解磷脂酰胆碱或鞘磷脂，破坏真核细胞结构，为细菌生长提供营养PlcN ［12］胞外酶非溶血性磷脂酶C 降解磷脂酰丝氨酸和磷脂酰胆碱产生磷酸酯PlcB ［13］胞外酶磷脂酰乙醇胺-磷脂酶C水解磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺；破坏宿主细胞外膜和遗传物质完整性CbpD 几丁质结合蛋白［14］胞内酶裂解性多糖单加氧酶为细菌在血液中存活提供条件，其催化活性对毒力有实质贡献；影响先天免疫和后天免疫外毒素A （ToxA ）［15］胞外酶ADP -核糖基转移酶参与宿主蛋白合成，突出细胞毒性作用；破坏宿主固有免疫和获得性免疫；损伤细胞组织PrpL［16］胞外酶赖氨酸特异性内肽酶（蛋白酶Ⅳ）降解纤溶酶原免疫球蛋白和补体成分；抑制成纤细胞、角质形成细胞和内皮细胞的生成；切割白细胞介素（IL -22），破坏先天防御屏障LipA ［17］胞外酶三酰基甘油酰水解酶通过静电作用与细菌外膜基质中的多糖海藻酸盐相互作用，促进生物膜的形成LipC［18］胞外酶脂肪酶促进细胞聚集，影响细菌生物膜的遗传特性，直接或间接的影响黏液性生物膜的形成；可能还与细菌游动以及鼠李糖脂的形成有关PhoA ［19］胞外酶碱性磷酸酶去除核苷酸、蛋白质以及生物碱中的磷酸基团；在碱性条件下发挥出更强的作用PaAP ［20］胞外酶氨肽酶满足细菌利用蛋白质作为营养供应的需求；与细菌外膜囊泡形成有关；影响细菌生物膜的形成绿脓素（PCN ）［21］次级代谢产物，三环吩嗪氧化-还原活性两性离子具有肠道吸收、血浆蛋白结合潜力和跨生物膜通透性；重要的氧化还原性毒力因子；诱导中性粒细胞凋亡，破坏免疫调节功能，增加细胞毒性Hxc 系统LapA 磷酸结合蛋白［22］胞外酶碱性磷酸酶在细菌生物膜的形成中至关重要Txc 系统CbpE ［23］膜蛋白甲壳素结合蛋白与CbpD 具有部分同源性；与细菌的发育、黏附和信号转导有关；可当作碳源质分泌到宿主细胞的外环境，进而导致一系列的细胞损伤［7］。

第四章细菌的感染和致病机理

第四章细菌的感染和致病机理第一节细菌的致病性和毒力一、基本概念感染（infection）：是指病原微生物在宿主体内持续存在或增殖。

发病（disease）：是指病原微生物感染之后对宿主造成显然的伤害。

病原菌(pathogenic bacterium)：是指那些能够导致机体发病的细菌。

是一群高度特化了的微生物，为了自身的生存，已适应而且必须在宿主生物体内持续存在或增殖。

致病性（pathogenicity）：一定种类的病原菌在一定条件下，能在宿主体内引起感染的能力称为致病性。

致病性是细菌种的特征之一毒力（virulence）：病原菌致病力的强弱程度称为毒力。

毒力是量的概念，同一细菌的不同菌株其毒力往往存在差异。

毒力是细菌菌株的特征之一二、细菌致病性的决定（一）柯赫法则第一，异常的病原菌应在同一疾病中可查见，在健康者不存在；第二，此病原菌能被分离培养而得到纯种；第三，此纯培养物接种易激动物，能导致同样病症；第四，自感染的动物体内能重新获得该病原菌的纯培养。

（二）基因水平的柯赫法则第一，应在致病菌株中检出某些基因或其产物，而无毒力菌株中没有；第二，如有毒力菌株的某个基因被破坏，则菌株毒力应削弱或消除。

或者将此基因克隆到无毒菌株内，后者成为有毒力菌株；第三，将细菌接种动物时，这个基因应在感染过程中表达；第四，在接种动物检测到这个基因产物的抗体，或产生免疫保护。

三、细菌毒力的测定1. 半数致死量(median lethal dose,LD50)指能使实验动物在接种后一定时限内死亡一半所需的微生物或毒素的量。

2. 半数感染量(median infectious dose, ID50)指能使实验动物在接种后一定时限内感染一半所需的微生物或毒素的量。

常用的有LD50、ID50、EID50、TCID50等第二节细菌的毒力因子及分泌系统构成细菌毒力的物质称为毒力因子（virulent factor），主要有侵袭力和毒素。

黄单胞菌III型分泌系统效应蛋白的研究进展

黄单胞菌III型分泌系统效应蛋白的研究进展作者：易杰祥景晓辉吴伦英来源：《热带农业科学》2014年第08期摘要黄单胞菌借助保守的III型分泌系统，将多个效应蛋白注入植物细胞，克服宿主的防卫，利于黄单胞菌在植物体内发挥毒性功能。

最近对III型效应蛋白致病机理开展了大量研究，结果发现具有酶功能的效应蛋白在黄单胞菌及其宿主间的相互作用中发挥非常重要的作用。

此外，黄单胞菌存在一类独特的III型效应蛋白（AvrBs3家族）。

迄今为止，仅在黄单胞菌和雷尔氏菌（Ralstonia solanacearum）中发现AvrBs3家族效应蛋白，AvrBs3家族通过模拟转录激活子来操纵寄主植物易感基因的表达。

关键词黄单胞菌；III型分泌系统；效应蛋白；AvrBs3 ；类转录激活子分类号 S432.42Research Advances on Xanthomonas Type III Secretion System EffectorsYI Jiexiang1） JING Xiaohui2） WU Lunying2）（1 Hainan Province Tropical Crops Research Institute for Baoting， Baoting， Hainan 5723112 Hainan Key Laboratory for Sustainable Utilization of Tropical Bioresources，Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China）Abstract Pathogenicity of Xanthomonas and most other Gram-negative phytopathogenic bacteria depends on a conserved type III secretion （T3S） system which injects several different effector proteins into the plant cell. Extensive studies in the last years on the molecular mechanisms of type III effector function revealed that effector proteins with enzymatic functions seem to play important roles in the interaction of Xanthomonas with its host plants. In addition， Xanthomonas express a unique class of type III effectors to pursue another strategy. Effectors of the AvrBs3 family， so far only identified in Xanthomonas spp. and Ralstonia solanacearum， mimic plant transcriptional activators and manipulate the plant transcriptome.Keywords Xanthomonas ； type III secretion system ； effector ； AvrBs3 ； transcriptional activators黄单胞菌属的致病细菌能够侵染包括重要农作物在内的多种宿主植物。

细菌III型分泌系统

分泌器蛋白：不同三型
1) 内膜转运蛋白的Lcr D家族，可形成一个中央通道； 2) 细胞质ATP酶Ysc N家族，其同源性蛋白在已知的细菌、真核、
古细菌三型分泌系统中均存在； 3) Ysc O、 Ysc P及同源蛋白这个位点被氨基酸同源性小或无的基因
所占据； 4) Ysc F、 Ysc l 、Ysc K ， Ysc L家族有完全的亲水特性，可能位于
细胞质； 5 ) Yop N 及同源性蛋白位于细菌表面，在钙离子存在条件下以及不
接触真核细胞时，通道关闭； 6) Ysc C家族及其同源性蛋白是形成通道使分泌蛋白穿过外膜；
7)形成鞭毛的成分等。
I、Ⅲ型分泌系统是sec不依赖性的，Ⅱ、Ⅳ型是sec依赖性的。
现已发现的Ⅲ型分泌系统主要存在于耶尔森氏菌 ( Yersinieae ) 、肠炎沙门氏菌 ( Salmonella enterica) 、志贺氏菌 ( Shigella) 、埃希氏大肠杆菌 ( Escherichia coli )等；
目前认为革兰氏阴性菌的分泌系统有 5个类型, 即 Ι~ V 型,均由一些具有特殊功能的蛋白质、多肽组成。另外 ,第五种大分子分泌途径和质粒的接合转移有关。
IV型
根据是否依赖信号肽 ( signal sequence ，sec)的特点，可将其分为 sec依赖性和sec不依赖性两类。
细菌Ⅲ型分泌系统
安徽农业大学预防兽医学 11720695 杨骁
主要内容
一、Ⅲ型分泌系统的概述二、Ⅲ型分泌系统的结构和组成三、Ⅲ型分泌系统分泌机制四、Ⅲ型分泌系统与细菌致病性五、Ⅲ型分泌系统的特点六、Ⅲ型分泌系统的展望
一、细菌分泌系统的概述