【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中的控制細胞形態(tài)的蛋白。不同細菌中存在類似于Bsp的蛋白結(jié)構(gòu)域。

　　【關(guān)鍵詞】醫(yī)學論文,結(jié)構(gòu)域,Bsp,Smb,CWB

　　1蛋白結(jié)構(gòu)域概述

　　結(jié)構(gòu)域(Structural Domain)是介于二級和三級結(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)中明顯分開的緊密球狀結(jié)構(gòu)區(qū)域，又稱為轄區(qū)。多肽鏈首先是在某些區(qū)域相鄰的氨基酸殘基形成有規(guī)則的二級結(jié)構(gòu)，然后，又由相鄰的二級結(jié)構(gòu)片段集裝在一起形成超二級結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上多肽鏈折疊成近似于球狀的三級結(jié)構(gòu)。對于較大的蛋白質(zhì)分子或亞基，多肽鏈往往由兩個或多個在空間上可明顯區(qū)分的、相對獨立的區(qū)域性結(jié)構(gòu)締合而成三級結(jié)構(gòu)，這種相對獨立的區(qū)域性結(jié)構(gòu)就稱為結(jié)構(gòu)域。對于較小的蛋白質(zhì)分子或亞基來說，結(jié)構(gòu)域和它的三級結(jié)構(gòu)往往是一個意思，也就是說這些蛋白質(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， 是革蘭陽性菌，在微需氧環(huán)境中生長最好，能利用蔗糖產(chǎn)生細胞外多糖， 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。葡聚糖介導細菌的黏附，促進菌斑的形成，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因子。它作為典型的細菌性生物膜 ， 由鏈球菌屬、乳桿菌屬及其他菌屬微生物細胞和細胞外多糖基質(zhì)組成。各種細菌存在于宿主和細菌胞外多聚物基質(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胞間信號交流的場所。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)。口腔細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，可存在于細菌細胞壁、外膜蛋白、鞭毛、菌毛和微毛等結(jié)構(gòu)中，在黏附中充當配體角色。受體則是存在于唾液中的一種能夠識別和選擇性結(jié)合特定配體的大分子物質(zhì)，多為糖蛋白。黏結(jié)素-受體介導的特異性黏附在細菌生物膜形成中起著決定性的作用。當受體與配體結(jié)合后，受體的構(gòu)象改變并產(chǎn)生活性，啟動一系列信號傳導過程，最終表現(xiàn)為生物學效應(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，通過物質(zhì)代謝，產(chǎn)酸，使口腔環(huán)境的PH值降低，進一步導致牙齒硬組織脫礦，進而引起齲病的發(fā)生。產(chǎn)酸力的強弱為變形鏈球菌致齲的重要毒力特征。大量研究證實，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，也是公認的主要致齲菌。在S.mutans[11] 的致齲毒力中，耐酸性是其中一個關(guān)鍵因素。耐酸性是指細菌在酸性環(huán)境中生長和代謝碳水化合物產(chǎn)酸的能力，其包括兩個方面：基本耐酸和耐酸反應(yīng)(ATR)。基本耐酸與ATP酶的活性和最適pH 值有關(guān);耐酸反應(yīng)是指對數(shù)期生長的S.mutans 在亞致死性的低pH 值生長后，可抵抗致死性酸化的殺傷，產(chǎn)生適應(yīng)性耐酸的能力。耐酸性也與細菌的耐酸基因相關(guān)，耐酸基因的宏觀調(diào)控，是的細菌可以在低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是無乳鏈球菌(GBS)中的一種控制細胞形態(tài)的蛋白。德國烏爾姆大學Reinscheid DJ[1]等人發(fā)現(xiàn)在無乳鏈球菌中存在Bsp。無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基因的刪除和過表達后，PCR擴增導入GBS中，通過電鏡觀察細胞形態(tài)，發(fā)現(xiàn)過表達的的Bsp導致無乳鏈球菌成透鏡形態(tài)，這表明Bsp與細胞的形態(tài)學有關(guān)。文獻中提到GBS又稱為無乳鏈球菌，定植于呼吸道、胃腸消化道、泌尿生殖系統(tǒng)。同時GBS引起細菌的敗血癥，新生兒腦膜炎，對分娩的孕婦構(gòu)成極大地威脅。過去十年里GBS發(fā)病率上升，但對其細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檢測，發(fā)現(xiàn)Bsp不是一種溶菌酶，對細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。抗Bsp抗體檢測到Bsp為65kDa，表明在無乳鏈球菌中Bsp的高分布和高表達。

　　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是一種一類細菌素，依賴于CSP誘導群體感應(yīng)。2005年紐約州立大學口腔生物學院的Hideo Yonezawa[2]等人對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。實驗通過在基因的不同位點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)，通過細菌素板化實驗發(fā)現(xiàn)它們是一類細菌素。滅活的smbM1，smbA， smbB減弱了生長因子RP66的抑制作用。成熟的Smb包含了30個氨基酸的smbA和32個氨基酸的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菌素多肽。同時研究表明Smb的表達受能力刺激肽(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]等人對變形鏈球菌中能力誘導基因缺失的過表達引起轉(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]等人提到厚壁細胞壁的肽聚糖水解酶參與細胞子代分離，而細胞分離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)動蛋白在一個特定的位置上。

　　Hiroki Yamamoto，Junichi Sekiguchi[7]等人發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌中的LytF和LytC蛋白包含有兩個蛋白結(jié)構(gòu)域，一個是N-末端的CWB蛋白結(jié)構(gòu)域，另一個是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，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，其等電點為7.27。該基因蛋白結(jié)構(gòu)含有6 個重復(fù)的“GBS_Bsp-like”域和1 個“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題

　　國內(nèi)外對于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)域還是個未知因素，通過變形鏈球菌GS-5全基因組中進行BLAST比對中基因未命名，同時蛋白表達也只是猜測它是40 kDa cell wall protein precursor。因此對于這個基因的功能及其作用都有待進一步研究，有諸多問題亟待解決，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，對細菌的產(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，而它也控制著細菌細胞壁的形態(tài)學。我們就可以通過利用這個基因誘導突變或者使基因沉默等基因和分子生物學方法，使細菌細胞壁發(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，推動醫(yī)學進步。

　　隨著基因工程學和分子生物學的不斷發(fā)展和進步，人們對GBS-Bsp-like蛋白結(jié)構(gòu)域的不斷研究和系統(tǒng)認識的不斷深化，這些難題和疑問終將得到合理科學的解釋。

　　參考文獻

　　[1] Reinscheid DJ， et al.Influence of proteins Bsp and FemH on cell shape and peptidoglycan composition in group B streptococcus.Microbiology(2002)， 148， 3245�3254.

　　[2] Hideo Yonezawa and Howard K. Kuramitsu.Genetic Analysis of a Unique Bacteriocin， Smb， Produced by Streptococcus mutans GS5.ANTIMICROBIAL AGENTS AND CHEMOTHERAPY， Feb. 2005， p. 541�548.

　　[3] Saswati Biswas and Indranil Biswas.Complete Genome Sequence of Streptococcus mutans GS-5， a Serotype c Strain.journals ASM.org.