李振玲等

【摘要】蛋白結(jié)構(gòu)域是指蛋白質(zhì)亞基結(jié)構(gòu)中明顯分開(kāi)的緊密球狀結(jié)構(gòu)區(qū)域。Bsp蛋白結(jié)構(gòu)域基因編碼的是一種65kDa的蛋白，含有N-末端，是GBS中的控制細(xì)胞形態(tài)的蛋白。不同細(xì)菌中存在類似于Bsp的蛋白結(jié)構(gòu)域。

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)域；Bsp；Smb；CWB

【中圖分類號(hào)】Q518. 2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1004-4949（2014）01-0334-01

1蛋白結(jié)構(gòu)域概述

結(jié)構(gòu)域（Structural Domain）是介于二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)之間的另一種結(jié)構(gòu)層次。所謂結(jié)構(gòu)域是指蛋白質(zhì)亞基結(jié)構(gòu)中明顯分開(kāi)的緊密球狀結(jié)構(gòu)區(qū)域，又稱為轄區(qū)。多肽鏈?zhǔn)紫仁窃谀承﹨^(qū)域相鄰的氨基酸殘基形成有規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)，然后，又由相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)片段集裝在一起形成超二級(jí)結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上多肽鏈折疊成近似于球狀的三級(jí)結(jié)構(gòu)。對(duì)于較大的蛋白質(zhì)分子或亞基，多肽鏈往往由兩個(gè)或多個(gè)在空間上可明顯區(qū)分的、相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域性結(jié)構(gòu)締合而成三級(jí)結(jié)構(gòu)，這種相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域性結(jié)構(gòu)就稱為結(jié)構(gòu)域。對(duì)于較小的蛋白質(zhì)分子或亞基來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)域和它的三級(jí)結(jié)構(gòu)往往是一個(gè)意思，也就是說(shuō)這些蛋白質(zhì)或亞基是單結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)域自身是緊密裝配的，但結(jié)構(gòu)域與結(jié)構(gòu)域之間關(guān)系松懈。結(jié)構(gòu)域與結(jié)構(gòu)域之間常常有一段長(zhǎng)短不等的肽鏈相連，形成所謂鉸鏈區(qū)。不同蛋白質(zhì)分子中結(jié)構(gòu)域的數(shù)目不同，同一蛋白質(zhì)分子中的幾個(gè)結(jié)構(gòu)域彼此相似或很不相同。

2 變性鏈球菌的概述

2.1 變形鏈球菌的致齲性

變形鏈球菌群[8][9]是存在于口腔中的正常菌群， 是革蘭陽(yáng)性菌，在微需氧環(huán)境中生長(zhǎng)最好，能利用蔗糖產(chǎn)生細(xì)胞外多糖， 借此附著于牙面。變形鏈球菌能以蔗糖為底物合成胞外葡聚糖、果聚糖及胞內(nèi)多糖。葡聚糖介導(dǎo)細(xì)菌的黏附，促進(jìn)菌斑的形成，是變鏈球菌重要的致齲毒力因子。該菌合成的水溶性葡聚糖、果聚糖、胞內(nèi)多糖還可作為代謝底物提供能量，增強(qiáng)致齲力。變形鏈球菌表面蛋白和脂磷壁酸是菌體表面粘結(jié)素，它們與獲得性膜中的不同受體結(jié)合，促進(jìn)該菌黏附和菌斑的形成。牙菌斑的致齲作用可以概括為菌斑中細(xì)菌代謝碳水化合物產(chǎn)物，由于菌斑基質(zhì)的屏障作用，這些酸不易擴(kuò)散，使局部PH下降，從而造成牙體硬組織脫礦，最終形成齲齒。變形鏈球菌的主要致齲作用是： 黏附、產(chǎn)酸和耐酸。

2.2變形鏈球菌的黏附性

牙菌斑生物膜是齲病的始動(dòng)因子。它作為典型的細(xì)菌性生物膜 ， 由鏈球菌屬、乳桿菌屬及其他菌屬微生物細(xì)胞和細(xì)胞外多糖基質(zhì)組成。各種細(xì)菌存在于宿主和細(xì)菌胞外多聚物基質(zhì)包繞的結(jié)構(gòu)中 ， 相互黏附或附著、定植于牙表面及界面。 牙菌斑生物膜成為菌群賴以生存及細(xì)胞間信號(hào)交流的場(chǎng)所。黏附[10]是微生物在特定的組織表面定植的首要條件，是微生物與宿主發(fā)生關(guān)系和致病的基礎(chǔ)?？谇患?xì)菌在牙面的選擇性定居，主要是其表面黏結(jié)素與牙面受體分子特異性結(jié)合的結(jié)果。黏結(jié)素通常是指細(xì)菌表面某種特定的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)或糖脂成分，可存在于細(xì)菌細(xì)胞壁、外膜蛋白、鞭毛、菌毛和微毛等結(jié)構(gòu)中，在黏附中充當(dāng)配體角色。受體則是存在于唾液中的一種能夠識(shí)別和選擇性結(jié)合特定配體的大分子物質(zhì)，多為糖蛋白。黏結(jié)素-受體介導(dǎo)的特異性黏附在細(xì)菌生物膜形成中起著決定性的作用。當(dāng)受體與配體結(jié)合后，受體的構(gòu)象改變并產(chǎn)生活性，啟動(dòng)一系列信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程，最終表現(xiàn)為生物學(xué)效應(yīng)。

2.3變形鏈球菌的產(chǎn)酸性

變形鏈球菌是口腔齲病的主要致齲菌，變形鏈球菌可以蔗糖、葡萄糖等糖類為原料，通過(guò)物質(zhì)代謝，產(chǎn)酸，使口腔環(huán)境的PH值降低，進(jìn)一步導(dǎo)致牙齒硬組織脫礦，進(jìn)而引起齲病的發(fā)生。產(chǎn)酸力的強(qiáng)弱為變形鏈球菌致齲的重要毒力特征。大量研究證實(shí)，牙菌斑產(chǎn)酸活性與齲病發(fā)病密切相關(guān)，消除這種因素則能控制齲病。

2.4變形鏈球菌的耐酸性

變形鏈球菌在人類口腔中占有重要的生態(tài)地位。它既是牙菌斑生物膜的重要組分，也是公認(rèn)的主要致齲菌。在S.mutans[11] 的致齲毒力中，耐酸性是其中一個(gè)關(guān)鍵因素。耐酸性是指細(xì)菌在酸性環(huán)境中生長(zhǎng)和代謝碳水化合物產(chǎn)酸的能力，其包括兩個(gè)方面：基本耐酸和耐酸反應(yīng)（ATR）?；灸退崤cATP酶的活性和最適pH 值有關(guān)；耐酸反應(yīng)是指對(duì)數(shù)期生長(zhǎng)的S.mutans 在亞致死性的低pH 值生長(zhǎng)后，可抵抗致死性酸化的殺傷，產(chǎn)生適應(yīng)性耐酸的能力。耐酸性也與細(xì)菌的耐酸基因相關(guān)，耐酸基因的宏觀調(diào)控，是的細(xì)菌可以在低PH條件下，正常生存代謝產(chǎn)酸。

3 Bsp蛋白結(jié)構(gòu)域的研究

3.1 無(wú)乳鏈球菌中的Bsp蛋白結(jié)構(gòu)域

GBS-Bsp-like Repeat 是大量鏈球菌蛋白的一種重復(fù)，包括一些假定蛋白和Bsp。Bsp是無(wú)乳鏈球菌（GBS）中的一種控制細(xì)胞形態(tài)的蛋白。德國(guó)烏爾姆大學(xué)Reinscheid DJ[1]等人發(fā)現(xiàn)在無(wú)乳鏈球菌中存在Bsp。無(wú)乳鏈球菌有囊壁包繞，研究發(fā)現(xiàn)在GBS上清中，存在一種65kDa的蛋白，含有N-末端，分離相應(yīng)基因，稱為bsp。Bsp在GBS菌中廣泛存在。R，einscheid DJ[1]等人利用Bsp基因的刪除和過(guò)表達(dá)后，PCR擴(kuò)增導(dǎo)入GBS中，通過(guò)電鏡觀察細(xì)胞形態(tài)，發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)的的Bsp導(dǎo)致無(wú)乳鏈球菌成透鏡形態(tài)，這表明Bsp與細(xì)胞的形態(tài)學(xué)有關(guān)。文獻(xiàn)中提到GBS又稱為無(wú)乳鏈球菌，定植于呼吸道、胃腸消化道、泌尿生殖系統(tǒng)。同時(shí)GBS引起細(xì)菌的敗血癥，新生兒腦膜炎，對(duì)分娩的孕婦構(gòu)成極大地威脅。過(guò)去十年里GBS發(fā)病率上升，但對(duì)其細(xì)胞外蛋白和肽聚糖代謝知之甚少。文中提到Bsp蛋白的功能分析和血清學(xué)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)Bsp不是一種溶菌酶，對(duì)細(xì)胞壁蛋白不具有溶菌作用。為了研究不同血清型的變形鏈球菌中Bsp的分布，純化融合蛋白得到抗Bsp抗體?？笲sp抗體檢測(cè)到Bsp為65kDa，表明在無(wú)乳鏈球菌中Bsp的高分布和高表達(dá)。

3.2 GS-5中的GBS-Bsp-like蛋白結(jié)構(gòu)域Smb

變形鏈球菌GS-5也存在GBS-Bsp-like蛋白結(jié)構(gòu)域，稱之為Smb。變形鏈球菌GS-5是一種血清型C。在GS-5[2][3]中Smb是一種一類細(xì)菌素，依賴于CSP誘導(dǎo)群體感應(yīng)。2005年紐約州立大學(xué)口腔生物學(xué)院的Hideo Yonezawa[2]等人對(duì)GS-5中的Smb做了相關(guān)的遺傳分析。Smb在變形鏈球菌GS-5中存在七種血清型。它們分別是smbM1， smbT， smbF， smbM2，smbG， smbA， smbB。實(shí)驗(yàn)通過(guò)在基因的不同位點(diǎn)插入分類滅活不同血清型，然后在含四環(huán)素的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)，通過(guò)細(xì)菌素板化實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)它們是一類細(xì)菌素。滅活的smbM1，smbA， smbB減弱了生長(zhǎng)因子RP66的抑制作用。成熟的Smb包含了30個(gè)氨基酸的smbA和32個(gè)氨基酸的smbB。成熟的smbA類似于乳鏈球菌中的A2，smbB類似于嗜鹽芽孢桿菌和乳酸菌中的細(xì)菌素多肽。同時(shí)研究表明Smb的表達(dá)受能力刺激肽（CCP）的影響和控制。

3.3 變形鏈球菌中CWB結(jié)構(gòu)域

R.E. Eaton[4]等人對(duì)變形鏈球菌中能力誘導(dǎo)基因缺失的過(guò)表達(dá)引起轉(zhuǎn)化缺陷中提到在變形鏈球菌和血性鏈球菌中存在一種類似于CWB結(jié)構(gòu)域的GBS-Bsp-like，因此CWB結(jié)構(gòu)域類似于Bsp包含有CWB假定蛋白結(jié)構(gòu)域和SH3片段。盡管變形鏈球菌的GBS-Bps-like Repeat與肺炎鏈球菌中的CWB不同，但是GBS-Bps-like Repeat包含了帶電芳香基殘基，表明與細(xì)胞壁的碳水化合物之間的存在交流。Se′verine Laye[6]等人提到厚壁細(xì)胞壁的肽聚糖水解酶參與細(xì)胞子代分離，而細(xì)胞分離PGHs具有種特異性，PGHs已證明是重要因素，使LysM和GBS Bsp-like等驅(qū)動(dòng)蛋白在一個(gè)特定的位置上。

Hiroki Yamamoto，Junichi Sekiguchi[7]等人發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌中的LytF和LytC蛋白包含有兩個(gè)蛋白結(jié)構(gòu)域，一個(gè)是N-末端的CWB蛋白結(jié)構(gòu)域，另一個(gè)是C-末端的催化結(jié)構(gòu)域。CWB有人工蛋白CWBB-LipB and CWBB-CutL錨定點(diǎn)，它們具有酶的活性和CWB活性。

3.4 豬鏈球菌2 型株[5]中的ORF中存在GBS-Bsp-like蛋白結(jié)構(gòu)域

顧宏偉[5]豬鏈球菌2 型（SS2）P1/7 株的自溶素的DNA 為模板，擴(kuò)增自溶素ORF 完整的編碼基因，軟件分析結(jié)果顯示，其分子量為113kDa，其等電點(diǎn)為7.27。該基因蛋白結(jié)構(gòu)含有6 個(gè)重復(fù)的“GBS_Bsp-like”域和1 個(gè)“N-乙酰胞壁酰-L-丙氨酸酰胺酶”域，與SS2 歐洲株有較高同源性（99.8%），但是6 次重復(fù)的“GBS_Bsp-like”域的功能目前尚不清楚。

4研究的局限和存在的問(wèn)題

國(guó)內(nèi)外對(duì)于GBS-Bsp-like蛋白結(jié)構(gòu)域研究甚少，并且在變形鏈球菌UA159中未見(jiàn)到相關(guān)方面的研究。因此在變形鏈球菌UA159中GBS-Bsp-like蛋白結(jié)構(gòu)域還是個(gè)未知因素，通過(guò)變形鏈球菌GS-5全基因組中進(jìn)行BLAST比對(duì)中基因未命名，同時(shí)蛋白表達(dá)也只是猜測(cè)它是40 kDa cell wall protein precursor。因此對(duì)于這個(gè)基因的功能及其作用都有待進(jìn)一步研究，有諸多問(wèn)題亟待解決，例如變形鏈球菌UA159是否存在GBS-Bsp-like蛋白結(jié)構(gòu)域，存在多少，其表達(dá)的蛋白有什么功能；變形鏈球菌UA159F-R中GBS-Bsp-like蛋白結(jié)構(gòu)域，是否存在改變，對(duì)細(xì)菌的產(chǎn)酸性和耐酸性是否有影響，影響是什么......

5應(yīng)用前景展望

如果變形鏈球菌其它菌中也存在GBS-Bsp-like蛋白結(jié)構(gòu)域，而它也控制著細(xì)菌細(xì)胞壁的形態(tài)學(xué)。我們就可以通過(guò)利用這個(gè)基因誘導(dǎo)突變或者使基因沉默等基因和分子生物學(xué)方法，使細(xì)菌細(xì)胞壁發(fā)生改變，如抵御外界侵入性減低或者粘附性降低，從而是這些致齲菌的致病性降低，從而降低患齲率，推動(dòng)醫(yī)學(xué)進(jìn)步。

隨著基因工程學(xué)和分子生物學(xué)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，人們對(duì)GBS-Bsp-like蛋白結(jié)構(gòu)域的不斷研究和系統(tǒng)認(rèn)識(shí)的不斷深化，這些難題和疑問(wèn)終將得到合理科學(xué)的解釋。

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