耶爾森氏菌質(zhì)粒分析情況研究進(jìn)展

張 燕 羅 蕓

(新疆維吾爾自治區(qū)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究中心,新疆烏魯木齊 830002)

耶爾森氏菌質(zhì)粒分析情況研究進(jìn)展

張 燕 羅 蕓

(新疆維吾爾自治區(qū)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究中心,新疆烏魯木齊 830002)

鼠疫的病原體為鼠疫耶爾森氏菌（Yersinia pestis）。科學(xué)家經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)14、16世紀(jì)及18世紀(jì)歐洲爆發(fā)的黑死病和法國(guó)的肺鼠疫就是因鼠疫菌耶爾森氏菌引起。1980年，科學(xué)家們?cè)谝疇柹暇邪l(fā)現(xiàn)了質(zhì)粒，隨后，F(xiàn)erber和Brubaker研究發(fā)現(xiàn)鼠疫耶爾森氏菌含3種質(zhì)粒，分別是PMT1、Ppst、PYV。近年來，全球?qū)W者圍繞耶爾森菌的質(zhì)粒進(jìn)行了詳細(xì)的研究，對(duì)PMT1、Ppst、PYV這3種常規(guī)質(zhì)粒進(jìn)行了系統(tǒng)的研究[1]。這些對(duì)質(zhì)粒的研究可能可以解釋了鼠疫在自然界存在的原因，并且是分子生物學(xué)和免疫學(xué)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)[2]。目前，所知這3種常規(guī)質(zhì)粒是影響鼠疫菌的毒力、致病性及其檢測(cè)和保存的關(guān)鍵[3]。

現(xiàn)有的研究報(bào)道中論述了鼠疫耶耳森菌的質(zhì)粒數(shù)不盡相同，研究的焦點(diǎn)集中在pFra/ pMT1，pPst/ pPCP1和pYV1/pPCD1，這3種質(zhì)粒已完成測(cè)序。其中，pYV1/ pPCD1質(zhì)粒在3種致病性耶爾森菌中存在，pFra/ pMT1和p Pst/ pPCP1是特定存在于鼠疫耶爾森菌[4]。這3個(gè)質(zhì)粒在鼠疫菌中可能沒有發(fā)生接合機(jī)制，但一定出現(xiàn)過水平轉(zhuǎn)移，因?yàn)槠淙旧w中出現(xiàn)橫向的轉(zhuǎn)移島狀結(jié)構(gòu)，其自身染色體片斷同樣時(shí)常出現(xiàn)重組現(xiàn)象[5]。質(zhì)粒pCD有多個(gè)基因簇是有致病性，同樣存在于假結(jié)核、小腸結(jié)腸炎耶耳森菌。鼠疫菌所特有的質(zhì)粒F1、鼠毒素和鼠疫菌素的DNA中，有更多決定全身致病性的基因編碼。

現(xiàn)將有關(guān)鼠疫耶爾森氏菌的3種常規(guī)質(zhì)粒分析研究進(jìn)展綜述如下。

1 鼠疫桿菌素質(zhì)粒：PCP1

PCP1質(zhì)粒是3個(gè)常規(guī)致病性質(zhì)粒中體積最小的，也是包括鼠疫耶爾森菌、假結(jié)核耶爾森菌和腸炎耶爾森菌等在內(nèi)的耶爾森菌通有的質(zhì)粒。其DNA的全長(zhǎng)為9 610 bp，GC為45. 3 %。質(zhì)粒中含有的IS100插入序列負(fù)責(zé)編碼鼠毒素（Pst），鼠毒素免疫蛋白（Pim）基因編碼鼠毒素免疫蛋白（Pim）、纖維蛋白溶酶原激活因子（Pla）基因負(fù)責(zé)合成纖溶酶原激活因子（Pla），還有兩個(gè)潛在的潛在ORF是鼠疫桿菌素（Pst）基因和與E1coli高度同源的Co IE1復(fù)制子。PCP1質(zhì)粒中，除了上述的5個(gè)ORF，再未發(fā)現(xiàn)有能編碼50個(gè)以上氨基酸的ORF。鼠毒素Pst受到氧化、環(huán)境溫度和離子（例如Ca2+、Fe3+）濃度的調(diào)控，其活性較易被蛋白質(zhì)溶解酶制約。鼠毒素免疫蛋白（Pim）可見于細(xì)胞質(zhì)外周，存在于Co IE1復(fù)制子和Pla之間，基因的編碼方向和另外的基因相背[3]。Pst與Pim間存在以GC回文結(jié)構(gòu)的發(fā)夾樣終止子。推測(cè)在IS100的單拷貝中含有兩個(gè)轉(zhuǎn)座酶，但是轉(zhuǎn)錄方向上Pst基因與其他不同[4]。

纖維蛋白溶酶原激活因子（Pla）是具備侵襲性的毒力因子，為鼠疫感染途徑提供可能。這種蛋白功能多樣，具有活化酶解酶類、修飾外膜蛋白（Yops）[3]，參與菌體對(duì)可侵襲細(xì)胞的附著和侵入[6]，影響對(duì)方細(xì)胞傳導(dǎo)信號(hào)及細(xì)胞支架的建立[7]，因此其可能與跳蚤感染鼠疫[8]和鼠疫菌的復(fù)制有關(guān)[9]。在91001中Pla基因的第279位氨基酸蘇氨酸（Thr）發(fā)生單堿基突變變成異亮氨酸（IIe）的物學(xué)意義未查明[10]。Pla的分離純化可以利用高效液相色譜。分離出占總蛋白80%以上的約31×103、35×103及37×103蛋白帶[11]。鼠疫菌只有能合成簡(jiǎn)單的脂多糖的五個(gè)假基因，而且不能產(chǎn)生O-特異性多糖鏈，所以未能形成菌體的O抗原決定簇，有利于酶活性的活動(dòng)[12]。

2 低鈣反應(yīng)質(zhì)粒：PCD1

pCD1質(zhì)粒，參與編碼耶爾森菌毒力蛋白質(zhì)應(yīng)對(duì)低鈣、應(yīng)答的調(diào)節(jié)。質(zhì)粒PCD1是致病性耶爾森菌主要的毒力因子，負(fù)責(zé)編碼Ⅲ型分泌系統(tǒng)，存在于鼠疫菌、小腸結(jié)腸炎菌和假結(jié)核菌中。在pCD1質(zhì)粒中位于70 kb是Ⅲ型分泌系統(tǒng)基因的[13]。其元件是由29種Ysc蛋白組成的蛋白質(zhì)泵[14]。）。鼠疫菌通過此系統(tǒng)將毒力因子運(yùn)送到宿主的靶細(xì)胞[15]。YscF 蛋白是在鼠疫菌表面的毒力因子，其具有免疫原性[16]，主要誘導(dǎo)產(chǎn)生很強(qiáng)的系統(tǒng)及黏膜免疫，通過對(duì)鼠疫菌YscF抗原重組制作亞單位疫苗[17]。其DNA全序列長(zhǎng)為70 559 bp，GC 含量為44. 8%，含有60 個(gè)ORF、3 種IS和大量的缺失或轉(zhuǎn)位元件，大部分的ORF均參與LCRS構(gòu)成[18]。LcrV 抗體通過生成IL - 10和多核型中性粒細(xì)胞妨礙YOPs入侵靶細(xì)胞內(nèi)[19]。Ⅲ型分泌系統(tǒng)被證實(shí)是LcrV C端與螺旋狀構(gòu)合LcrG N端從而達(dá)到活化的目的[20]。Yop s 被分為抗宿主功能的細(xì)胞內(nèi)的效應(yīng)子組和攻擊靶細(xì)胞調(diào)節(jié)或轉(zhuǎn)運(yùn)功能組，還兼具細(xì)胞毒力和抗吞噬效應(yīng)[21]。Ker schen[22]發(fā)現(xiàn)亮氨酸在YopM 蛋白內(nèi)重復(fù)，減弱N K細(xì)胞的免疫效能，并支配IL215α受體及IL215 的表達(dá)。Smatoso等通過對(duì)YscF免疫小鼠研究發(fā)現(xiàn)，抗YscF抗體是一種保護(hù)性抗體，猜想YopH同時(shí)可以成為疫苗[23]。Franco Ferracci等認(rèn)為YOPs的分泌受細(xì)胞內(nèi)YopN調(diào)節(jié)。YopN則由受控于TyeA、YscB、SycN構(gòu)建的復(fù)合物與Ⅲ型分泌系統(tǒng)的運(yùn)作，YOPs在TyeA與YopN相結(jié)合時(shí)停止分泌，而當(dāng)TyeA 與YopN 結(jié)構(gòu)時(shí)，YOPs的分泌被激發(fā)[24]。Sodhi[25-26]等認(rèn)為rLcrV、r YopB 同時(shí)是轉(zhuǎn)運(yùn)、調(diào)控、效應(yīng)蛋白。pCD1質(zhì)粒在91001，CO92、KIM 菌株中有片段由于IS100位置不同而發(fā)生了功能的改變[27]。

3 pMT1

各個(gè)國(guó)家的研究者對(duì)不同菌種的測(cè)序公布的結(jié)果均不相同，中國(guó)鼠疫菌pMT1質(zhì)粒相對(duì)分子質(zhì)量分別是52 ×106、65 ×106和90 ×106這3種，并且呈現(xiàn)地理分布明確等特征。在祁連山南、北麓和青海湖環(huán)湖地區(qū)存在相對(duì)分子質(zhì)量為52 ×106的質(zhì)粒，藏北那曲地區(qū)及青海玉樹、曲麻萊、格爾木等地存在90 ×106的質(zhì)粒，其他疫源地的鼠疫菌最大質(zhì)粒為65 ×106[28]。最新研究結(jié)果表明PMT1質(zhì)?？赡芘c血管舒張因子的編碼合成相關(guān)，F(xiàn)1 +V抗原復(fù)合物通過活化（DC）細(xì)胞引導(dǎo)機(jī)體的T細(xì)胞做出反應(yīng)[29]。

4 其他質(zhì)粒及其功能研究

除這3種常見質(zhì)粒以外，各國(guó)科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)其他類型的質(zhì)粒。如pPCP1的二聚體13Mda 質(zhì)粒pYC。其他還發(fā)現(xiàn)與基因或蛋白質(zhì)編碼相關(guān)的4MD質(zhì)粒，其長(zhǎng)5 919bp，具有12 個(gè)ORF，GC 含量為40. 45%[30]。我國(guó)科學(xué)家通過對(duì)91001測(cè)序發(fā)現(xiàn)革蘭陰性菌的pCRY質(zhì)粒，其長(zhǎng)21 742 bp，負(fù)責(zé)與幽門螺桿菌病理相關(guān)的Ⅳ型分泌系統(tǒng)的編碼[31]。

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