细菌iii型分泌系统

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1、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细菌分泌系统的发现,是近年来细菌致病机制研究的重要进展。致病菌为了在宿主体内生存、繁殖和扩散,必须分泌一些蛋白性质的毒力因子;而一些非致病菌为了适应其生活环境,也向外分泌一些蛋白质。革兰氏阴性细菌有许多分泌蛋白和外露蛋白,虽然细菌分泌的这些蛋白功能各异,但系统发育和遗传进化分析表明,细菌是通过相对较少的几种分泌机制将

2、这些蛋白分泌出去的。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(signalsequence，sec)的特点，可将其分为sec依赖性和sec不依赖性两类。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(Salmonellaenterica)、志贺氏菌(Shigella)、埃希氏大肠杆菌(Escherichiacoli)等；致病菌通

3、过注射毒力因子到宿主细胞中，被注入的细菌毒力蛋白在宿主细胞中刺激或干扰宿主细胞的代谢过程，支配细菌与宿主细胞的相互作用，从而引起诸如鼠疫、伤寒、痢疾等许多疾病。细菌感染宿主细胞：鼠伤寒沙门氏菌（橙色）在宿主细胞中（蓝色）建立感染病原菌为了生存和进入真核宿主细胞，经过长期进化逐渐形成了入侵宿主细胞的特异性机制，其中最显著的机制是细菌Ⅲ型分泌系统(T3SS)。T3SS可以将病原菌效应蛋白直接注入宿主细胞中。最初T3SS只是在少数的致病菌中发现，后来在人类、动物甚至植物的共生菌或益生菌中都有发现。近几年在T3SS的结构、装配以及致病机理的研究上取得巨大

4、的进展。研究T3SS的装配不仅有助于探索病原菌的致病机制，还对研究细胞器装配和蛋白分泌有很大的帮助。二、Ⅲ型分泌系统的结构和组成各种病原菌的T3SS在透射电子显微镜下观察都很相似，其结构很像注射器，有人称之为针头复合物(needlecomplex，NC)或“注射器”，目前已有了较为规范的新名词：T3SS注射装置(injectisome)。来自鼠伤寒沙门氏菌TS33电镜照片Ⅲ型分泌系统的结构T3SS注射装置的核心是一个针头状的复合物，由一个多环型基座和一个针头状突起组成，T3SS由多环型基座固定在细菌表面，基座中贯穿有圆柱状的连接针头和基座的杆。不

5、同分泌系统的基座环形级结构有所不同，但都是由12到14个亚基构成复合物，基座不仅可以帮助蛋白穿过细菌的内膜和外膜，而且和周质中的分泌结构有密切的联系。针头状突起是一个直的中空筒状结构，长约60nm，其内部有专门输送分泌蛋白狭窄的的中心孔道(约2～3nm)，孔道从底部的环状结构一直延伸到针头的顶端。中心孔道非常小，折叠的蛋白要经过伸展后才能从中通过。针头结构可以将细菌的效应蛋白直接注入宿主细胞。Ⅲ型分泌系统组成Ⅲ型分泌系统通常由30～40kbp大小的基因编码，以毒力岛(Pathogenicityisland)的形式存在于细菌的质粒或染色体上。与基因

6、组其他部分相比，该分泌系统基因的DNAG+C含量较低，编码Ⅲ型分泌系统的基因常常是成簇的。在致病菌中，Ⅲ型分泌系统基因簇通常位于染色体或质粒上，常通过进化而获得。而在相关的非致病菌株中大多缺乏这些致病区，但一般有相似或相同的相邻序列。PsicA、Sicp编码Ⅲ型分泌系统动、植物致病菌的Ⅲ型分泌系统有许多高度保守的主要结构成分，由20种以上的蛋白质组成，是所有已知蛋白分泌系统中最复杂的；在分泌中，不同的蛋白发挥各自的功能。Ⅲ型分泌系统的组分包括：分泌蛋白质、伴侣蛋白、分泌器蛋白和调节蛋白。T3SS模型图伴侣蛋白：三型分泌系统分泌的蛋白。需要小的、通

7、常是酸性、位于细胞质膜的附属蛋白，特异结合和分泌蛋白结合发挥帮助分泌和分泌前的稳定作用。在已发现的俘侣蛋白中，SycE/YeaA,SycH作为YopE、YopH的分子伴侣、LetH／SycD作为YopB、YopD的分子伴侣调节蛋白：包括invF、FhilA—iagB、phoPQ、操纵子等若干蛋白，对三型分泌系统的基因表达发挥调节作用分泌蛋白可借助于分泌器形成的通道,在分子伴侣的帮助下,直接从细胞质分泌到细胞外。分泌过程受谓节蛋白的调节。若细菌接触上皮细胞，可将一些分泌蛋白注入宿主细胞中。分泌蛋白的进入，可促进细菌侵入上皮细胞。如果缺失某个分泌器基

8、因，常会导致分泌蛋白无法分泌到细胞外。1)内膜转运蛋白的LcrD家族，可形成一个中央通道；2)细胞质ATP酶YscN家族，其同源性蛋白在