放线共生放线杆菌的白细胞毒素.doc

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1、放线共生放线杆菌的白细胞毒素　放线共生放线杆菌(简称A.a)是早发性牙周炎(EOP)尤其是局限性青少年牙周炎(LJP)的重要致病菌。在A.a的各种毒力因子中［1］，白细胞毒素(Ltx)得到了广泛关注。不同的A.a株产生Ltx的能力不同。高毒力株JP2生成的Ltx是低毒力株652的10-20倍［1］，这种显著的差异对A.a的致病力有着决定性意义［2］。牙周病变部位的A.a分离株所产生的Ltx远高于健康部位的分离株［2］。43-75%的牙周病变部位的A.a分离株可产生Ltx，即Ltx+，而80%以上的健康人分离株则不具备这种能力，即Ltx-［3］。JP2样高毒力A.a株仅在LJP中可分离

2、到，在健康个体或成人型牙周炎(AP)中只发现652样低毒力株［4］。为进一步了解A.a的致病机理，本文综述了A.a的Ltx的分子特征及作用机理。　　1　概　述　　Ltx属于RTX毒素家族的一员。RTX是G-致病菌产生的大分子量(100，000-110，000)，Ca2+依赖性细胞穿孔毒素［5］，包括大肠杆菌(Escherichiacoli)的α溶血素，胸膜肺炎放线杆菌(A.pleuropneumoniae)的溶血素，菊属欧文菌(Erwiniachrysamthemi)的金属蛋白酶等［3］。RTX成员的基因组成相仿，4个基因按转录顺序C，A，B，D排列构成操纵子。A是结构基因，C编码激

3、活毒素的蛋白，B、D的基因产物与毒素的转运定位有关［6］。　　2　Ltx的蛋白组成和功能　　2.1　Itx基因产物　　Itx的操纵也由C，A，B，D4个基因组成基因产物分别发挥特定作用。根据氨基酸序列将ltxA的基因产物分为4个区域：N端、中心区、重复区、C端。　　N端(残基1-408)：由疏水和亲水基团交替组成。二级结构中包含22个α螺旋，其中有2个疏水基团和5个与跨膜和成孔相关的两歧性螺旋。该区的变异导致ltx毒性丧失，提示N端与毒素和靶细胞膜的相互作用有关。　　中心区(残基409-729)：包含大量的亲水基团。　　重复区(残基730-900)：由9个氨基酸GGXGXDXUX(X

4、是任一氨基酸，U可为L，I，U，W，Y或F之一)前后重复而成。　　C端(残基901-1055)：该区的缺失造成毒素在胞浆内潴留，所以C端和分泌蛋白相关［7］。C端的末124个氨基酸与RTX其余成员截然不同，并且C端还有4个半胱氨酸，这也是RTX中独一无二的。C端对RTX的分泌必不可少，因而C端在结构上的独特之处使A.a的Ltx的分泌转运有别于RTX的其他毒素［7］。　　上述4区中与Ltx的种特异性相关部分是残基688-941。如将该残基的基因嵌合入溶血性巴斯菌(Pasteurellhaemolytica)的相应部分，溶血性巴斯菌的白细胞毒素发生种特异性变异，使只杀伤牛靶细菌细胞的溶血

5、性巴斯菌的白细胞毒素可杀伤人靶细胞。该区由14个前后重复的GGXGXDXUX构成。已明确绿脓假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)这种重复区的三维结构为平行的β片层状构型，其中GGXGXDXUX形成连续的右手螺旋β转折。重复区具有如下特点：1原核生物中，这种GGXGXD序列属RTX和某些酶(如金属蛋白酶)特有：2包含重复区的蛋白质通过分泌蛋白如B、D的基因产物而不是大多数细胞蛋白采取的经典信号系统转移至膜，说明重复区与一种新的分泌过程有关［7］。除形成β4转折外，GGXGXD还构成一系列Ca2+结合点。用同位素标记的Ca2+检测发现Ltx对Ca2+的亲和力为10-7M

6、。细菌胞浆内Ca2+水平低，Ltx的Ca2+结合点未被占据，因而处于弹性状态，便于向膜的移位。一旦分泌至胞外，Ca2+浓度上升，结合位点饱和，Ltx则形成有细胞毒作用的三维结构C［7，8］。相邻两个重复区末端的X之间构成β链，连接前后两个β转折。　　ltxA的基因产物pI值在8.2至9.7之间［9，10］，这种高pH值可能与靶细胞特异性和毒素的转运分泌有关。A.a感染位点pH值常在8.0以上，所以这种异乎寻常的pI可能还与A.a入侵牙周袋有一定联系［10］。　　2.2　ltxC基因产物　　ltxC与RTX其余成员的相应基因至少有52%的同源性。RTX的激活需要C基因产物发挥作用。大肠

7、杆菌的溶血素须经翻译后的修饰才具有生物活性，其中脂肪酸酰化激活过程需要溶血素C基因产物和另一种酰基载体蛋白参与。ltxC的产物可能与溶血素C作用相似［7］。　　2.3　ltxB、D基因产物　　在B、D基因产物参与下，ltx通过非肽依赖的信号系统转运至细胞表面，与核酸以离子的形式结合［7，9］。ltxB-、D-的变异株ltx水平可下降5倍以上，这种变异株内ltxA和mRNA均无改变，之所以下降可能是ltx异位的间接结果［2］。　　3　Ltx水平的决定因素