肺炎链球菌自溶素研究进展
细胞壁,胆碱,底物,1LytA,1LytA基因序列与蛋白结构,2LytA诱导自溶机制及调控,3LytA的其他功能,4LytA的应用前景,2LytB与LytC,3小结
邵致远,游雪甫,杨信怡肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)是一种革兰阳性(G+)条件致病菌,常定植于人鼻咽部,近一半健康人携带此菌[1]。当人体免疫力降低,定植的肺炎链球菌可穿透黏膜等防御体系引起多种感染。临床上,肺炎链球菌是导致社区获得性肺炎、脑膜炎、中耳炎等的重要病原之一。易感人群包括儿童、老年人,及伴有其他基础疾病(如肿瘤、红斑狼疮)的青壮年患者[2]。据报道,每年死于这类病原菌感染的人数与死于结核病的人数大体相当[3]。
人体常见病原菌中,肺炎链球菌是少有的在生长进入稳定期后能观测到大量自溶的细菌[4]。与肺炎链球菌稳定期自溶现象直接相关的生物分子中,有一类称作自溶素(autolysin,Lyt)的蛋白最早引起人们关注。目前,在肺炎链球菌中已发现 LytA、LytB、LytC 三种自溶素,且生理功能各不相同。其中,肺炎链球菌所特有、自溶活性最强、研究最深入的是 LytA[5-6]。本文重点围绕三种自溶素的结构、功能及部分应用有关的进展进行综述,为进一步揭示细菌自溶现象的生物学本质,并为相关领域研究工作提供参考。
1 LytA
1.1 LytA 基因序列与蛋白结构
LytA 是一种 N-乙酰胞壁酰-L-丙氨酸水解酶,García 等[7]最早于 1986年测定其编码基因(lytA)并成功异源 表达、纯化该蛋白。LytA 含 318 个氨基酸残基,分子量为 37 kD,PI 值为 5。其 N 末端为酰胺酶结构域(amidase domain,AD),C 末端为胆碱结合结构域(choline binding domain,CBD),两者间有一段 6 个氨基酸残基(aa171-aa176)的连接片段。
研究者对不同血清型、不同临床来源肺炎链球菌的lytA序列进行对比发现,其基因保守性相对较高,多态性较低(0.11%~3.2%),近似管家基因。研究中用于对比的其他毒力因子基因如nanA、pspA等多态性则高达 30%[8]。进一步研究发现,许多肺炎链球菌噬菌体(Dp-1)具有的细胞壁裂解酶(Pal),与宿主 LytA 的一个或两个结构域存在高度相似性[9]。另外,实验室条件下,研究者也观察到噬菌体 DNA 和lytA之间有发生重组的可能。这一现象提示,肺炎链球菌在长期进化过程中,曾可能从特定噬菌体基因组中获得部分或全部lytA片段。
Morales 等[10]对不同肺炎链球菌菌株基因组进行分析,发现在基因空间分布上,lytA普遍与溶血素 A 编码基因plyA靠近(间距 11~19 kb) ......
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