霍乱弧菌DsbA蛋白与胆汁酸分子对毒素基因表达的调控机制研究

摘要

霍乱弧菌是引起急性脱水性腹泻的人类肠道病原菌.对霍乱弧菌毒素基因表达调控的研究发现,当霍乱弧菌在体外环境生活时,其两类毒素基因(TCP和CT)是不被表达的,只有当霍乱弧菌进入到人体肠道,这些毒素基因才会被大量的表达.通过对小肠提取物的分离纯化分析发现,肠道中的初级胆汁酸分子是诱导霍乱弧菌毒素产生的主要信号因子.发现胆汁酸分子通过增强霍乱弧菌另一个毒素基因调控蛋白TcpP形成更多的具有功能的二聚体结构,从而诱导产生大量的毒素因子,然而对于胆汁酸分子究竟是如何影响TcpP的功能这一分子机理尚不清楚.DsbA是存在于革兰氏阴性细菌周质空间中的主要的二硫键供体蛋白,通过氧化还原反应,它把自身的二硫键转到需要被折叠的底物蛋白中.发现:霍乱弧菌中TcpP蛋白的二聚体形成需要DsbA蛋白的协助.通过基因敲除的方法把dsbA基因敲除以后,毒素基因的表达不再受胆汁酸分子的诱导,而且TcpP不再能形成二聚体.体外ITC实验结果发现,不同种类的胆汁酸分子,如属于初级胆汁酸分子的胆酸钠、牛磺胆酸钠,以及属于次级胆汁酸分子的脱氧胆酸钠,均可以与霍乱弧菌DsbA蛋白很好的结合,而且具有相似的结合常数.然而初级胆汁酸分子与次级胆汁酸分子在体内对毒素基因的表达具有不同的诱导作用,而且疏水性越高的胆汁酸分子对毒素基因表达的诱导作用越弱.通过对不同种类胆汁酸分子在细菌细胞内的分布情况分析发现,疏水性越强的胆汁酸分子主要集中在细胞质中,而疏水性弱的胆汁酸分子主要存在与周质空间中.因此推测胆汁酸分子通过与霍乱弧菌DsbA的相互作用,增强DsbA的蛋白功能,促进TcpP形成更多的二聚体,从而诱导毒力基因的表达.这说明Dsb蛋白尤其是DsbA蛋白在菌株的毒素和毒力因子的形成中扮演非常关键的角色,本研究进一步揭示了胆汁酸分子与DsbA蛋白相互作用的分子机制,为今后筛选能抑制DsbA蛋白功能的小分子抑制剂奠定了试验证据.