细菌III型分泌系统ppt课件

1、细菌型分泌系统安徽农业大学预防兽医学 11720695 杨骁主要内容一、型分泌系统的概述二、型分泌系统的构造和组成三、型分泌系统分泌机制四、型分泌系统与细菌致病性五、型分泌系统的特点 六、型分泌系统的展望一、细菌分泌系统的概述细菌分泌系统的发现,是近年来细菌致病机制研讨的重要进展。致病菌为了在宿主体内生存、 繁衍和分散, 必需分泌一些蛋白性质的毒力因子; 而一些非致病菌为了顺应其生活环境, 也向外分泌一些蛋白质。革兰氏阴性细菌有许多分泌蛋白和外露蛋白, 虽然细菌分泌的这些蛋白功能各异,但系统发育和遗传进化分析阐明, 细菌是经过相对较少的几种分泌机制将这些蛋白分泌出去的。目前以为革兰氏阴性菌的分

2、泌系统有 5个类型, 即 V型,均由一些具有特殊功能的蛋白质、 多肽组成。另外 ,第五种大分子分泌途径和质粒的接合转移有关。IV型 根据能否依赖信号肽 ( signal sequence ，sec)的特点，可将其分为 sec依赖性和sec不依赖性 两类。 I、型分泌系统是sec不依赖性的，、型是sec依赖性的。现已发现的型分泌系统主要存在于耶尔森氏菌 ( Yersinieae ) 、肠炎沙门氏菌 ( Salmonella enterica) 、志贺氏菌 ( Shigella) 、埃希氏大肠杆菌 ( Escherichia coli )等； 致病菌经过注射毒力因子到宿主细胞中， 被注入的细菌毒力

3、蛋白在宿主细胞中刺激或干扰宿主细胞的代谢过程， 支配细菌与宿主细胞的相互作用， 从而引起诸如鼠疫、 伤寒、 痢疾等许多疾病。细菌感染宿主细胞：鼠伤寒沙门氏菌橙色在宿主细胞中蓝色建立感染 病原菌为了生存和进入真核宿主细胞，经过长期进化逐渐构成了入侵宿主细胞的特异性机制，其中最显著的机制是细菌型分泌系统 (T3SS) 。 T3SS可以将病原菌效应蛋白直接注入宿主细胞中。最初T3SS只是在少数的致病菌中发现，后来在人类、动物甚至植物的共生菌或益生菌中都有发现。近几年在 T3SS的构造、装配以及致病机理的研讨上获得宏大的进展。研讨T3SS的装配不仅有助于探求病原菌的致病机制，还对研讨细胞器装配和蛋白分

4、泌有很大的协助。二、型分泌系统的构造和组成各种病原菌的 T3SS在透射电子显微镜下察看都很类似，其构造很像注射器，有人称之为针头复合物( needle complex，NC)或 “ 注射器 ，目前已有了较为规范的新名词：T3SS注射安装 (injectisome)。来自鼠伤寒沙门氏菌TS33电镜照片型分泌系统的构造T3SS注射安装的中心是一个针头状的复合物，由一个多环型基座和一个针头状 突起组成 ，T3SS由多环型基座固定在细菌外表，基座中贯穿有圆柱状的衔接针头和基座的杆。不同分泌系统的基座环形级构造有所不同，但都是由12到14个亚基构成复合物，基座不仅可以协助蛋白穿过细菌的内膜和外膜，而且和

5、周质中的分泌构造有亲密的联络。针头状突起是一个直的中空筒状构造，长约60nm，其内部有专门保送分泌蛋白狭窄的的中心孔道 (约23nm) ，孔道从底部的环状构造一 直延伸到针头的顶端 。中心孔道非常小，折叠的蛋白要经过伸展后才干从中经过。针头构造可以将细菌的效应蛋白直接注入宿主细胞。型分泌系统组成型分泌系统通常由3040 kbp大小的基因编码，以毒力岛 ( Pathogenicity island )的方式存在于细菌的质粒或染色体上。与基因组其他部分相比，该分泌系统基因的DNA G+ C含量较低，编码型分泌系统的基因经常是成簇的。在致病菌中，型分泌系统基因簇通常位于染色体或质粒上，常经过进化而获

6、得。而在相关的非致病菌株中大多缺乏这些致病区，但普通有类似或一样的相邻序列。Psic A、Sicp 编码型分泌系统动、植物致病菌的型分泌系统有许多高度保守的主要构呵斥分 ，由20种以上的蛋白质组成，是一切知蛋白分泌系统中最复杂的；在分泌中，不同的蛋青丝挥各自的功能。型分泌系统的组分包括：分泌蛋白质、伴侣蛋白、分泌器蛋白和调理蛋白。T3SS模型图伴侣蛋白： 三型分泌系统分泌的蛋白。 需求小的、 通常是酸性、 位于细胞质膜的附属蛋白，特异结合和分泌蛋白结合发扬协助分泌和分泌前的稳定作用。在已发现的俘侣蛋白中，Syc E/Yea A, Syc H作为Yop E 、 Yop H的分子伴侣、Let HS

7、yc D作为 Yop B 、Yop D的分子伴侣调理蛋白： 包括 invF 、 FhilAiagB、phoPQ、 支配子等假设干蛋白，对三型分泌系统的基因表达发扬调理作用 分泌蛋白可借助于分泌器构成的通道, 在分子伴侣的帮 助下,直接从细胞质分泌到细胞外。分泌过程受谓节蛋白的调理。假设细菌接触上皮细胞，可将一些分泌蛋白注入宿主细胞中。分泌蛋白的进入，可促进细菌侵入上皮细胞。假设缺失某个分泌器基因，常会导致分泌蛋白无法分泌到细胞外。1) 内膜转运蛋白的Lcr D家族， 可构成一个中央通道； 2) 细胞质ATP酶Ysc N家族，其同源性蛋白在知的细菌、 真核、 古细菌三型分泌系统中均存在； 3)

8、Ysc O、 Ysc P及同源蛋白这个位点被氨基酸同源性小或 无的基因所占据；4) Ysc F、 Ysc l 、Ysc K ， Ysc L家族有完全的亲水特性， 能够位于细胞质；5 ) Yop N 及同源性蛋白位于细菌外表，在钙离子存在条件下以及不接触真核细胞时，通道封锁；6) Ysc C家族及其同源性蛋白是构成通道使分泌蛋白穿过外膜；7)构成鞭毛的成分等。 分泌器蛋白：不同三型分泌系统的分泌器蛋白有氨基酸同源性，可分为几大类 ：以为T3SS和鞭毛系统同源，表示图如下 三、型分泌系统分泌机制及调控细菌的 型分泌系统是一步性分泌 , 是 sec不依赖性的所分泌的效应蛋白不在胞浆间隙中停留 , 也

9、不被切割 , 直接从胞质保送到细胞外表。型分泌系统的分泌信号长期以来被以为是位于分泌蛋白的 N端的 1520个氨基酸。 型分泌系统可释放几种效应蛋白 , 刺激宿主细胞的信号转导途径 , 导致一系列的细胞效应 。型分泌系统分泌蛋白的分泌信号不依赖于信号肽 , 而是经过其他途径。诸如 mRNA的 5端、分泌蛋白的 N端、分泌前分泌蛋白与相应的伴侣分子结合等情况。其中与伴侣分子结合那么是确保分泌前的稳定性和有效分泌的主要环节。与分子伴侣结合分泌蛋白的转运过程另外 , 该系统通常在细菌与宿主细胞接触之后启动 , 并且分泌产物可以注入细胞 , 从而影响宿主细胞的信号活动 , 以利于细菌的入侵。细菌用特异

10、的不同方法调理 III型分泌的表达。调理发生在转录和翻译后程度。调控转录调控由一个或几个专注性的转录因子和全局调控网络的组分完成 ,全局调控网络控制 III型分泌组分对不同的环境刺激的表达 ,如温度、 浸透压、 氮源的获得、 二价阳离子、 pH和生长周期。在一些细菌中 , III型基因的表达也由感应分泌过程本身来控制。分泌过程的翻译后调控与系统中刺激这个调控的生理信号和与宿主因子的接触有关。其中，T3SS注射安装对分泌效应蛋白的调理具有一定的选择性。T3SS注射安装只允许少量的分泌蛋白经过。分泌蛋白必需 正确识别和经过不同的注射安装。分泌蛋白首先识别 注射安装的开口，然后开场伸展经过狭窄的注射

11、安装口，进入宿主细胞后形效果应蛋白。分泌蛋白识别注射安装的机制很复杂，需求多种信号肽、分子伴侣 ( 伴侣蛋白)和辅助蛋白的协助。在这些蛋白的协助 下分泌蛋白才干从直接从细菌的胞质中分泌到细 胞外。四、型分泌系统与细菌致病性致病蛋白常类似于真核细胞因子 ,具有信号转导的作用 ,并且能干扰真核生物的信号途径。修正细胞信号转导可导致宿主免疫反响紊乱或细胞骨架重组织 ,为细菌定植建立亚细胞的生态环境。不同的病原菌可以分泌不同的蛋白质 , 作用于不同的宿主细胞和分子，产生不同的疾病和病症 。人们所知的对动物致病的效应蛋白约 20余种。其中6种由耶尔森氏菌属分泌 , 包括: YopE、YopH、YopM、

12、YopJ /P、YopO /YopA和 YopT; 沙门氏菌属 SP-1编码安装分泌有 8种: Avr A、SipA、SipC、SopB、SopD、SopE、SotP和 SspH1;SP-2系统分泌的有 4种: ExoS、ExoT、ExoV和 ExoY; 志贺氏菌属分泌有 2种: I paA和 I paC。耶尔森氏菌有3种效应蛋白干扰细胞骨架动力学，其中：YopH引起部分黏附部位几种蛋白去磷酸化 , 从而导致这些复合物解离 , 引起细胞骨架重组。YopE可修饰巨噬细胞蛋白 ,破坏细胞的功能 , 使巨噬细胞不可以吞噬和杀伤细菌;志贺氏菌属利用 2个效应蛋白作用于细胞骨架 , 使菌细胞进入非吞噬细

13、胞 , 如侵入大肠的黏膜上皮细胞并在其中繁衍 , 起定居作用。沙门氏菌属 SP-1和 SP-2基因编码的产物 , 可使宿主细胞产生细胞因子 , 可诱导巨噬细胞凋亡 , 还可以促使在细菌外表装配与宿主细胞相接触的侵袭小体等附属构造。五、型分泌系统的特点大多数细菌只需一套 型分泌系统 , 少数细菌，如鼠伤寒沙门氏菌那么有 2套完全独立的分泌系统在感染的不同阶段发扬作用。一套系统分泌的蛋白参与对真核细胞的侵入 , 另一套那么用于细菌侵入真核细胞后的生存。 该分泌系统是一种多成分分泌系统 , 在革兰氏阴性细菌中高度保守; 其分泌蛋白不具有典型的分泌蛋白分泌依赖的 sec方式的氨基酸末端序列; 分泌需求辅助蛋白; 分泌蛋白质经过细菌的内外两层膜; 可以把效应分子直接从胞质保送到细胞外表; 温度、盐度等环境要素 ,