金黄色葡萄球菌膜囊泡生物发生机制的新发现
关键词: #健康资讯
关键词: #健康资讯
细胞外囊泡(Extracellular Vesicles, EVs),通常被称为膜囊泡(Membrane Vesicles, MVs),是一种纳米级的球形双层结构,由所有生命领域的物种(包括原核生物、真核生物和古细菌)产生。这些囊泡不仅携带多种蛋白质、核酸和脂质,还在细菌通讯、营养获取、DNA转移、生物膜形成、抗生素耐药性、免疫调节和发病机制等多种生理过程中发挥重要作用。近年来,膜囊泡作为潜在的感染性生物标志物、细菌疫苗、癌症免疫治疗剂以及药物递送平台引起了广泛关注。
膜囊泡的形成过程较为复杂,目前已知革兰氏阴性菌主要有两种形成机制。一种是由细胞膜材料的囊泡形成,通常与细胞膜的干扰相关,例如肽聚糖生物合成的不平衡、质周间隙错误折叠的蛋白质积累等,这种囊泡被称为“经典”膜囊泡(b型MV)。另一种机制是由基因毒性应激诱导的细胞爆炸性裂解,导致内源性溶素的表达,从而引起细胞裂解并产生“爆炸性”膜囊泡(e型MV)。
与革兰氏阴性菌的机制相似,革兰氏阳性菌也能通过原噬菌体编码的内溶素在其肽聚糖层上形成孔洞,从而突出细胞质膜并释放外化膜。然而,与革兰氏阴性菌的爆炸性裂解不同,革兰氏阳性细胞在这一过程中并不会完全裂解,而是形成所谓的“鬼细胞”。这一现象被称为“冒泡细胞死亡”,已在几种革兰氏阳性物种中得到观察,但对其膜囊泡的生物发生和遗传调控仍处于探索阶段。
金黄色葡萄球菌作为一种广泛存在且危险的感染源,被选为研究革兰氏阳性菌膜囊泡生物发生的模式生物。在研究中,科学家发现金黄色葡萄球菌的膜囊泡不仅与冒泡细胞死亡机制相关,还与泡泡机制有关。在泡泡机制中,亲水性酚溶性调节素(PSM)会破坏细胞质膜,并在肽聚糖自溶素的作用下,通过细胞壁分泌MVs。缺失主要自溶素编码基因sle和atl会显著减少金黄色葡萄球菌膜囊泡的释放,验证了它们在肽聚糖降解中的关键作用。此外,三角洲溶血素Hld也被证实能够调节囊泡形成,影响膜囊泡的特性。然而,控制金黄色葡萄球菌膜囊泡生物发生的遗传因素和潜在机制仍不清楚。
最近,来自陆军医科大学第二附属医院的研究者在《J Extracell Vesicles》杂志上发表了一项重要研究,题为“碱性休克蛋白23(Asp23)控制的细胞壁失衡促进金黄色葡萄球菌膜囊泡生物发生”。该研究深入探讨了金黄色葡萄球菌囊泡形成的遗传决定因素,并促进了对其膜囊泡生物发生的理解。
研究表明,替代sigma因子B(SigB)中的Q225P突变通过阻碍SigB与asp23启动子的结合,抑制了Asp23的表达,从而触发金黄色葡萄球菌菌株Newman的膜囊泡生成。缺失Asp23等基因也促进了膜囊泡的形成,确认了SigB和Asp23在调节金黄色葡萄球菌囊泡形成中的重要作用。
尽管细菌的生长和细胞质膜流动性未受到影响,Asp23突变却导致细胞壁的减弱和自溶的增强。这与调节鼠蛋白水解酶活性的α型PSM和lrgAB的表达减少相关。透射电子显微镜(TEM)和蛋白质组学分析显示,Newman及Asp23缺失突变体产生的膜囊泡形态和组成几乎相同,但Asp23缺失突变体的膜囊泡中毒力相关因子显著富集。
综上所述,本研究揭示了Q225P突变通过削弱SigB与Asp23结合的机制,从而降低Asp23的表达。Asp23的缺失或抑制则通过不同的途径促进膜囊泡的生成,这些途径可能涉及由lrgAB控制的细胞自溶和PSM介导的膜囊泡形成。这些发现强调了SigB和Asp23在调节金黄色葡萄球菌膜囊泡生物发生中的重要性,为未来的研究提供了新的方向,同时也有助于我们更深入地理解金黄色葡萄球菌的生物学特性及其在感染中的角色。
2025-01-19
2025-01-19
2025-01-19
2025-01-19
2025-01-19