磷酸鹽調(diào)節(jié)因子與大腸桿菌的的發(fā)病機(jī)制摘要：在感染過程中，細(xì)菌必須與調(diào)節(jié)基因表達(dá)相協(xié)調(diào)，以應(yīng)對環(huán)境的刺激。磷酸鹽調(diào)節(jié)因子被PhoBR的兩個組件的調(diào)節(jié)系統(tǒng)所控制。PhoBR是在機(jī)體饑餓和鹽酸鹽調(diào)節(jié)基因處于穩(wěn)態(tài)的時候被激活的調(diào)節(jié)基因，許多研究突出顯示了Pho調(diào)節(jié)因子在細(xì)菌的發(fā)病機(jī)制中起的重要作用，研究出了PhoBR基因是怎么被誘導(dǎo)表達(dá)的，另外調(diào)節(jié)基因參與鹽酸鹽的代謝系統(tǒng)，引導(dǎo)了許多細(xì)胞進(jìn)程的調(diào)節(jié)。Pho調(diào)節(jié)因子有多種多樣的功能，減弱毒性和改變許多病毒的特性，包括對宿主細(xì)胞的粘附力和對抗菌表位的抵抗力、酸度和氧化性的控制。這篇綜述概述了Pho調(diào)節(jié)因子和大腸桿菌的致病性之間的關(guān)系，并舉例說明，另外調(diào)節(jié)了磷酸鹽的穩(wěn)態(tài)，Pho調(diào)節(jié)因子在調(diào)節(jié)應(yīng)激和毒力反應(yīng)時起關(guān)鍵作用。目錄：前言Pho調(diào)節(jié)因子的誘導(dǎo)Pho調(diào)節(jié)因子的活性和EXPEC的毒力解剖對PhoBR和Pst系統(tǒng)有關(guān)的在特殊組織氧化應(yīng)激反應(yīng)細(xì)菌細(xì)胞表面的修飾粘附素的產(chǎn)生和粘附腸致病性大腸桿菌Pst系統(tǒng)和腸致病性大腸桿菌菌株的粘附在適應(yīng)環(huán)境中出血性大腸桿菌時，Pho調(diào)節(jié)因子也被激活。出血性大腸桿菌的毒力因子被PhoBR調(diào)節(jié)結(jié)論致謝參考文獻(xiàn)1.前言為了適應(yīng)和在不同的微生物環(huán)境中生存，細(xì)菌必須感覺和回應(yīng)細(xì)胞外的信號，對環(huán)境刺激的適當(dāng)反應(yīng)，可以被雙組分調(diào)控的系統(tǒng)轉(zhuǎn)導(dǎo)，這包括趨化現(xiàn)象的調(diào)節(jié)，滲透調(diào)節(jié)，新陳代謝和運(yùn)輸。一個典型的雙組分調(diào)控系統(tǒng)（TCRS）由內(nèi)膜組氨酸激酶傳感器蛋白（HK）和一個反應(yīng)調(diào)節(jié)器（RR），它作為DNA粘合蛋白發(fā)揮作用，激活或基因表達(dá)復(fù)壓。磷，是一種細(xì)胞內(nèi)容物，是細(xì)胞中第三豐富的元素，它存在于許多分子中，包括細(xì)胞膜脂，多糖和核酸。磷酸鹽與能量的新陳代謝有關(guān)，也是一種轉(zhuǎn)導(dǎo)信號，由TCRS介導(dǎo)。在細(xì)胞外集中的磷酸鹽，由PhoR編碼的HK和PhoB編碼的RR雙組分調(diào)控系統(tǒng)PhoBR運(yùn)送，當(dāng)細(xì)胞外聚集的磷酸鹽低于4pM時PhoBR表達(dá)磷酸鹽受限制，在磷酸鹽受限制的條件下，PhoBR誘導(dǎo)基因?qū)儆诹姿猁}調(diào)節(jié)子，它包含與獲取能量和新陳代謝有關(guān)的不同的磷酸鹽組基因。Pho調(diào)節(jié)因子的控制和跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)很大程度上與大腸桿菌和芽孢桿菌環(huán)境中的無機(jī)磷有關(guān)，在大腸桿菌K-12中，Pho調(diào)節(jié)因子包括31個基因，除了參與磷酸鹽的動態(tài)平衡，也與作為誘導(dǎo)結(jié)果，減弱細(xì)菌的毒性有關(guān)。應(yīng)對不同環(huán)境條件下入侵的病原體，宿主病原體相互作用是一個動態(tài)過程。病原體在宿主不同的部位生存，需要對環(huán)境中直接的不同刺激有適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)力。專門的調(diào)控系統(tǒng)控制毒力因子的表達(dá)，在許多調(diào)節(jié)水平相互作用中這是必然復(fù)雜的。雖然病原體特定基因的存在可能會決定病原的生活方式和大腸桿菌病原體的潛在毒性，產(chǎn)物由潛在或核心的基因編碼，無疑有助于對新陳代謝功能。生理方面和適應(yīng)環(huán)境的變化，包括宿主環(huán)境和抵制宿主的防御工事。Lamarcheetal.(2008b)綜述了Pho調(diào)節(jié)因子之間的關(guān)系，新陳代謝和致病性。在這里，我們現(xiàn)在的綜述主要是講埃希氏菌屬被Pho調(diào)節(jié)因子誘導(dǎo)后的毒力作用，第一，我們簡單的概括一下Pho調(diào)節(jié)因子的誘導(dǎo)，然后討論大腸桿菌致病菌在不同毒力影響下Pho調(diào)節(jié)因子的誘導(dǎo)，包括抵制氧化應(yīng)激，細(xì)胞膜干擾，粘附的產(chǎn)生，對環(huán)境的適應(yīng)力。Pho調(diào)節(jié)因子的誘導(dǎo)如上所述，磷酸鹽缺乏時由TCRS的PhoBR運(yùn)送，當(dāng)細(xì)胞外聚集的磷酸鹽低于4pM時PhoBR被激活，包括Pho調(diào)節(jié)因子的基因轉(zhuǎn)錄，通過PhoB的磷酸化與特殊DNA序列的綁定也可以激活，被稱為Pho序列框，位于Pho依賴的啟動子區(qū)域內(nèi)，PhoB的綁定或誘導(dǎo)，或抵制Pho調(diào)節(jié)因子組成基因的轉(zhuǎn)錄，包含相關(guān)的磷酸鹽運(yùn)輸和新陳代謝，在這些系統(tǒng)之中，pstSCABphoU操縱子編碼磷酸鹽特殊轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)(PST).PST系統(tǒng)編碼一個ATP粘合箱(ABC)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白于無機(jī)磷酸鹽的轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)，除了于磷酸鹽的轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)外，PST系統(tǒng)也需要Pi的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，PST操縱子的任何基因突變，結(jié)果都會影響Pho調(diào)節(jié)因子的表達(dá)，不管環(huán)境中磷酸鹽的利用率。調(diào)節(jié)基因除了與磷酸鹽的獲得和新城代謝有關(guān)，Pho調(diào)節(jié)因子的誘導(dǎo)似乎具有多效性，在磷酸鹽限制條件下培養(yǎng)的大腸桿菌K-12的蛋白組學(xué)分析顯示，400種以上的蛋白表達(dá)有差異，在K-12和致病性大腸桿菌做微陣列實驗，相關(guān)的Pho調(diào)節(jié)因子直接或間接與多重代謝系統(tǒng)有關(guān)。值得注意的是，Pho調(diào)節(jié)因子與細(xì)菌的毒力有關(guān)，作為誘導(dǎo)調(diào)節(jié)病原體的特殊基因，影響許多細(xì)菌病原體的生存和毒力，多重應(yīng)激反應(yīng)和毒力屬性被失活的PST系統(tǒng)所影響。具體來說，一般情況下，氧化和酸應(yīng)激反應(yīng)都與Pho調(diào)節(jié)因子有關(guān)，一般與酸應(yīng)激反應(yīng)的聯(lián)系與病原性大腸桿菌的毒性結(jié)果有關(guān)。其中，通過Pho調(diào)節(jié)因子的誘導(dǎo)毒性屬性的改變，細(xì)胞表面的莢膜抗原會顯著性的減少，抵抗血清的殺菌作用，產(chǎn)生陽離子抗菌肽，酸氧化能力，同時產(chǎn)生1類菌毛。Pho調(diào)節(jié)因子的激活和ExPEC的毒力腸外致病性大腸桿菌(ExPEC)是致病性大腸桿菌的一個重要分組。在人類和動物中可產(chǎn)生多樣性感染，包括，泌尿道感染(UTIs)，腦膜炎，和敗血癥。在研究ExPEC的毒力中Pho調(diào)節(jié)因子的作用主要研究ExPEC5131型，這種型可以導(dǎo)致豬的敗血癥，和禽流感致病性大腸桿菌(APEC)，078型的x7122,可以導(dǎo)致家禽的大腸桿菌病，在APEC型的x7122，突變株的毒力的衰減水平直接與Pho調(diào)節(jié)因子的激活水平有關(guān)，然而，選擇獲得獨(dú)特的轉(zhuǎn)錄序列(SCOTS)顯示出PhoB被表達(dá)，當(dāng)實驗感染雞APEC型的x7122，表明Pho調(diào)節(jié)因子的微調(diào)毒力的要求，當(dāng)不適當(dāng)?shù)幕蚪M成Pho調(diào)節(jié)因子誘導(dǎo)的有害影響。4.剖析PhoBR和PST系統(tǒng)的具體貢獻(xiàn)如上所述，PST系統(tǒng)有助于Pho調(diào)節(jié)因子和高親和力的Pi吸收。直到最近，PST的雙重作用，因此很難解釋在APEC的毒力PST失活的影響，目前還不清楚是否衰減是由于PhoBRTCRS構(gòu)成的激活作用，或損失了PST介導(dǎo)的高親和力磷酸鹽的吸收。然而，這可以表明PhoB介導(dǎo)構(gòu)成Pho調(diào)節(jié)因子的激活，而不是PST系統(tǒng)的失活，這對APEC的了毒力具有決定性作用。在PhoR一個點突變，構(gòu)成有活性的Pho調(diào)節(jié)因子，獨(dú)立于Pi的運(yùn)輸和失活的PST系統(tǒng)，衰減毒力和毒力屬性，比如對氫過氧化物和血清的敏感性，和產(chǎn)生1型菌毛。有趣的是，它被認(rèn)為PhoB調(diào)節(jié)劑在APEC不需要毒力。這與蘇格蘭的分析實驗所指出的有差異，但是與最近的Prattetal.（2010）所做的一直，表明V.霍亂的衰減毒力在PST突變后誘導(dǎo)了Pho調(diào)節(jié)因子，而不是Pi的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。氧化應(yīng)激反應(yīng)氧化應(yīng)激反應(yīng)由細(xì)菌的新陳代謝產(chǎn)生，免疫系統(tǒng)和宿主暴露的環(huán)境因素如：金屬離子。氧化應(yīng)激誘導(dǎo)損傷DNA，蛋白質(zhì)和膜，還可以導(dǎo)致細(xì)胞死亡。在APECPST突變株被調(diào)控一些顯示出抗氧化劑活性的基因被表達(dá)。過氧化氫酶katE，過氧化物歧化酶sodC,DNA保護(hù)蛋白dps和調(diào)控小RNAoxyS，他們在表達(dá)基因時都有差異。然而，PST突變株比親本株x7122對代理產(chǎn)生養(yǎng)中間體（ROI）更敏感。在大腸桿菌K-12發(fā)現(xiàn)，烷基過氧化物還原酶ahpCF,過氧化氫酶katG和丙酮酸鹽氧化酶poxB的基因通過葡萄糖的代謝需要抵抗氧化應(yīng)激的產(chǎn)生。自從氧化應(yīng)激的產(chǎn)生對ExPEC全病毒是至關(guān)重要的，PST突變株對氧化應(yīng)激敏感是可以解釋的，至少在他們的衰減方面可以解釋。細(xì)菌細(xì)胞表面的修飾在磷酸鹽缺乏的條件下，通過代入游離的磷脂，細(xì)菌可以表明修改了他們的磷脂類。一個很強(qiáng)的Pst影響系統(tǒng)和脂質(zhì)A結(jié)構(gòu)修飾相關(guān)的Pho調(diào)節(jié)因子，在x7122株.細(xì)胞表面干擾被證明。事實上，PST系統(tǒng)突變導(dǎo)致脂質(zhì)A結(jié)構(gòu)的修改，包括以六漠?；?1-毗咯烷酮基-磷酸形式降低。在大多數(shù)革蘭氏陰性菌的外部細(xì)胞膜的外部的單層細(xì)胞由脂多糖組成，包含脂質(zhì)A，這于外部細(xì)胞膜的完整性有關(guān)，成為一個保護(hù)屏障對抗不同的環(huán)境應(yīng)激。在PST突變株改變脂質(zhì)A的結(jié)構(gòu)，可以通過增加突變株對血清補(bǔ)體，萬古霉素和陽離子抗菌肽（CAMPs）的敏感性。除了參與脂質(zhì)A的生物合成,pst系統(tǒng)的缺失導(dǎo)致環(huán)丙烷（CFA）和不飽和脂肪酸（UFA）的不平衡，增加了外膜的通透性。微列分析也顯示了脂質(zhì)A的修飾和基因表達(dá)的差異屬于腸道菌共同抗原的生物合成，脂多糖在PSTAPEC突變株生物合成。由于細(xì)胞膜的完整性可以抵抗環(huán)境的應(yīng)激，在PST突變株上的細(xì)胞膜干擾可以解釋減少致病性大腸桿菌毒力性狀。粘附素的產(chǎn)生和粘附1型和F9菌毛間接粘附于宿主細(xì)胞的大腸桿菌上，與生物被膜的形成有關(guān)，1型菌毛在毒力發(fā)揮了關(guān)鍵的作用，在APECpst突變株，發(fā)現(xiàn)這些菌毛的表達(dá)被抑制，在它們的表面沒有發(fā)現(xiàn)菌毛。由于1型菌毛被優(yōu)先在氣囊表達(dá)，氣囊是APEC主要的感染場所，在pst突變株傘布產(chǎn)生的降低也導(dǎo)致了APEC移植和毒力的降低。同樣的，在泌尿道大腸桿菌，失活的pst系統(tǒng)也抑制表達(dá)一型菌毛和毒力的改變。腸內(nèi)致病性大腸桿菌腸內(nèi)的致病菌?；蚨嗷蛏俚囊饑?yán)重腹瀉，在某些情況下導(dǎo)致更嚴(yán)重的疾病。許多疾病與大腸桿菌有關(guān)，包括由diarrhoeagenic大腸桿菌引起的腸道感染，比如，腸毒性大腸桿菌，腸病原性大腸桿菌，腸出血性大腸桿菌，DiarrhoeagenicEPEC和EHEC產(chǎn)生一個附屬的特性和在受感染的腸細(xì)胞絨毛邊緣消除（A/E）損害，這也是局限性毀壞的特征和細(xì)菌的內(nèi)部吸附。這個病變形態(tài)嚴(yán)重威脅到全世界的人和動物的健康。作為動物疾病的原因，附屬的和消除的大腸桿菌（AEEC）感染，嚴(yán)重影響了人類的食品安全（人類致病菌株感染牛的飲水槽而影響動物)，動物福利，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量(斷奶仔豬腹瀉的暴發(fā)流行帶來的損失，影響了貿(mào)易活動)，環(huán)境的生物安全。Pst系統(tǒng)和腸內(nèi)大腸桿菌株的粘附力在體外器官培養(yǎng)的模型，在pst基因插入一個轉(zhuǎn)座子來損害豬的EPEC株粘附小豬回腸細(xì)胞的能力。在EPEC株LRT9(O111:abH2)刪除pst操縱子，損害腸內(nèi)細(xì)胞Hep-2的粘附。它被假設(shè)為由于下降調(diào)節(jié)了分別編碼一束成型的菌毛和intimin粘附素的bfp和eae操縱子。Bfp與小菌落的形成有關(guān)，intimin與直接粘附有關(guān)。他們的積極調(diào)節(jié)基因perA和perC也被抑制。同樣的，在非典型EPEC株E128012(O114:H2)缺乏Bfp，Hep-2和T84腸內(nèi)細(xì)胞對pst突變株的粘附力降低。檸檬酸桿菌屬的病原體的pst突變株，導(dǎo)致在老鼠腸內(nèi)附屬和消除，在C56BL/6老鼠的排泄率很低。這說明Pho調(diào)節(jié)因子抑制未知的粘附毒力。事實上，通過pst系統(tǒng)抑制這些粘附素來使Pho調(diào)節(jié)因子活化(PhoBR)，通過EHECO157:H7ATCC株43894的下降調(diào)節(jié)phoBR和pstS，從而粘附HT-29腸上皮。這些發(fā)現(xiàn)表明，破壞pstphoU部位不僅僅使Pho調(diào)節(jié)因子活化而且引導(dǎo)了不同的粘附作用。在EPEC和EHEC，一個完整的pst系統(tǒng)保持全毒力而更容易在腸內(nèi)定居。10.隨著EHEC對環(huán)境的適應(yīng)而Pho調(diào)節(jié)因子被激活pst系統(tǒng)(Pho調(diào)節(jié)因子)在EHEC毒力的作用還沒有研究清楚，環(huán)境應(yīng)激引導(dǎo)Pho調(diào)節(jié)子，僅僅從轉(zhuǎn)錄開始研究。大腸桿菌O157:H7株EDL933釋放的鈉苯甲酸脂，是抑菌和抑真菌劑，可以使pst和其他Pho調(diào)節(jié)因子基因向上調(diào)節(jié)。這就說明pst系統(tǒng)的作用像一個鈉苯甲酸脂的流出泵，正如在分支桿菌屬觀察到的一樣。大腸桿菌O157:H7株TW14359和Sakai暴露的氧化應(yīng)激正調(diào)節(jié)pst操縱子和phoBR的轉(zhuǎn)導(dǎo)。在酸震動條件下，Pho調(diào)節(jié)因子響應(yīng)phoB調(diào)節(jié)劑包括EHECO157:H7株FDA518。PhoB活化asr,一個基因編碼酸震動蛋白需要大腸桿菌K-12在適當(dāng)?shù)乃嵝詶l件，去引導(dǎo)其他的酸震動蛋白。運(yùn)用體內(nèi)誘導(dǎo)抗原技術(shù)(IVIAT),PhoE和PhoA，外膜蛋白與不同陰離子的運(yùn)輸和胞質(zhì)堿性磷酸酶有關(guān)，在先前被診斷為溶血和尿毒癥并發(fā)癥的病人血清里分別被鑒定有大腸桿菌O157:H7蛋白。這進(jìn)一步證明Pho調(diào)節(jié)因子的成員是通過大腸桿菌致病菌的感染而被表達(dá)。11.EHEC的毒力因子由phoBR調(diào)節(jié)EHECO157:H7Sakai和DL933株被鑒定通過候選基因與公認(rèn)的結(jié)合位點PhoB。在Sakai株，一些基因座被確認(rèn)是通過phoB融合基因組文庫lacZ被直接調(diào)節(jié)。Yoshidaetal.(2010)證明出基因群esc0540-0544是通過Pho調(diào)節(jié)因子正調(diào)節(jié)的。這些基因群與埃希氏菌屬siiCA-DA操縱子是同源的，它們編碼了已被公認(rèn)的RTX毒素，與1型分泌系統(tǒng)是同源的。雖然公認(rèn)的大腸桿菌O157:H7中的RTX毒素的功能沒有被公布，但是已得出Pi傳感可以調(diào)節(jié)EHEC的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。13.結(jié)束語致病性大腸桿菌存活需要不同的營養(yǎng)環(huán)境，包括Pi被限制的某些生態(tài)系統(tǒng)。Pho調(diào)節(jié)因子的存活，不僅要控制磷酸鹽的穩(wěn)定狀態(tài)，而且要參與復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系工作，對細(xì)菌的毒力和應(yīng)對應(yīng)激都很重要。在這個系統(tǒng)中不適當(dāng)?shù)幕虮磉_(dá)或抑制表達(dá)對細(xì)菌毒力會產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)果。pst系統(tǒng)的基因突變或phoB的多重效應(yīng)，都于大腸桿菌毒力特點的改變有關(guān)。雖然這些效應(yīng)也許會影響某些條件下磷酸鹽缺乏時的吸收，PhoBRTCRS調(diào)節(jié)也許跟被發(fā)現(xiàn)的大腸桿菌突變株P(guān)st和PhoB的多重效應(yīng)有關(guān)。PhoB介導(dǎo)構(gòu)成的Pho調(diào)節(jié)因子的活力在減弱毒力和一些突變株共有的特性方面起重要的作用。Pho調(diào)節(jié)因子的活化還可以影響改變粘附素的表達(dá)和粘附細(xì)胞和組織的能力的改變。若要深入研究需要了解在