李宏波 赵立斌

    二元信号系统的研究进展

    李宏波赵立斌

    【关键词】二元信号系统;组氨酸激酶;应答调节蛋白;抗生素耐药性;抑制剂

    作者单位: 066300河北省抚宁县人民医院

    二元信号系统(two-component signaling system，TCSS)是一种普遍存在于细菌中的重要的信号传导系统，也是基因表达的重要调控系统[1，2]。病原菌在感染宿主的过程中，能通过该系统密切感受和应答体内外各种微环境的变化，进而调节各种基因表达以完成其致病过程[3]。因此，全面系统地了解和掌握TCSS的结构功能和作用机制及病原菌毒力基因、耐药基因等的表达调控机制，将大大地促进我们对病原菌致病机理的认识，也有助于我们深入地了解细菌耐药性形成机制，为临床诊断、治疗和预防病原菌感染提供依据，为开发新型抗细菌耐药性药物提供指导。

    1 概述

    1.1二元信号系统的结构二元信号系统(TCSS)在病原菌中起着“神经系统”的作用，是细菌感受和应答外界信号的物质基础。它主要由接受并传递信号的跨膜组氨酸激酶(histidine kinase，HK)和调控靶基因表达的胞浆应答调节蛋白(response regulator protein，RRP)组成[1-4]。典型的HK含有一个长度约500个氨基酸的可变的N端感受域和一个长度约250个氨基酸的C末端传导结构域，传导结构域含有自体磷酸化的靶点即组氨酸的二聚体结构域(H box)和包含N、G1、F和G2盒的ATP结合激酶结构域。应答调节蛋白RRP具有比较保守，长度大约为125个氨基酸的氨基端调节结构域，该结构域含有固定不变且可被磷酸化的Asp残基。但还有一部分RRP除次之外尚含有C末端输出结构域，与调节结构域相比，输出结构域的序列变化较大[5，6]。

    1.2二元信号系统的信号传导模式及功能二元信号系统的信号传导通路由信号输入、HK自身磷酸化、RRP磷酸化及信号输出等环节构成[3，4，7]。首先，跨膜的HK通过信号感受域敏锐地感受到外界环境的变化，并催化传导结构域上的His残基发生ATP依赖的自体磷酸化。其次，磷酸基团从高能磷酸化的His残基转移至RRP的Asp残基。最后，磷酸化RRP与下游的目标启动子结合，从而调控目的基因的表达或使目标蛋白的功能发生适应性变化。

    通过信号传导通路，TCSS能够参与调节一系列生物应激反应[8]，包括渗透压、光合作用、趋化现象、代谢物利用、生物发光、芽胞形成、细菌生长与成活、致病性以及抗生素耐药性等多个方面。因此 ......