張 靜，姜中其

擴散粘附性大腸桿菌（DAEC）對小腸粘膜的粘附是腹瀉發(fā)病中重要的一步。1988年從兒童腹瀉分離的DAEC能介導(dǎo)一種特殊的粘附—彌散型粘附［5］，介導(dǎo)這種粘附的蛋白被命名為 AIDA－I（adhesin involved in diff use adherence）。隨后研究發(fā)現(xiàn)AIDA－I不僅僅存在于人源致腹瀉大腸桿菌中，豬源大腸桿菌中也有分布。AIDA－I是一種多功能蛋白，能介導(dǎo)細菌粘附上皮細胞、細菌的自動凝集以及細菌生物膜的形成。AIDA－I在結(jié)構(gòu)上屬于自主轉(zhuǎn)運蛋白，不需要其他分子的幫助就能轉(zhuǎn)運到細胞外，其轉(zhuǎn)運機制的研究對優(yōu)化其他蛋白的分泌具有重要作用。aid A－aah基因及其編碼的糖基化黏附素的研究從分子水平上揭示了病原菌黏附素與宿主細胞受體的相互作用和致病機制，對于控制疾病流行有重要意義；同時黏附素轉(zhuǎn)運機制的研究對其他蛋白的分泌優(yōu)化表達也有重要作用。

1 黏附素AIDA－I的轉(zhuǎn)運過程

黏附素AIDA－I屬于自主轉(zhuǎn)運蛋白，是TYPE Va途徑［1］組成革蘭氏陰性菌蛋白分泌的主要方式。AIDA－I黏附素是132 KDa的蛋白原的前體形式［2］，N端和C端都要加工后才能有活性［3］。轉(zhuǎn)運過程一般分為3步［4］：1．蛋白原的前體形式從內(nèi)膜穿出，從其他自主轉(zhuǎn)運蛋白轉(zhuǎn)運方式推測可能是sec分泌途徑。在這個過程中，N端的49個氨基酸組成的信號肽被切割，剩余的AIDA－I被釋放到細胞周質(zhì)中［5］；2．穿過外膜時，位于N端的14個二級結(jié)構(gòu)β－轉(zhuǎn)角在細胞外膜內(nèi)形成超二級結(jié)構(gòu)β－桶型結(jié)構(gòu)，相當于在外膜內(nèi)行成“孔”，這個結(jié)構(gòu)類似于膜內(nèi)蛋白，被稱為β2，另外2個β－轉(zhuǎn)角位于細胞膜上，這16β結(jié)構(gòu)被稱為AIDA C［6］；3．成熟的 AIDA－I通過AIDAC結(jié)構(gòu)穿過外膜。AIDA－I在穿過細胞膜后被切割成2部分：45 k Da的AIDAc和100 k Da成熟的黏附素AIDA－I，后者以非共價鍵的形式與細胞膜相連，屬于鞭毛結(jié)構(gòu)。但這個切割過程對黏附素AIDA－I功能的發(fā)揮不是必需的［7］。溫和加熱可以使黏附素AIDA－I從細胞膜上分離，整個分泌過程不需要其他蛋白或分子的幫助。

研究人員對AIDA－I的轉(zhuǎn)運過程提出過3種模型。模型一：發(fā)夾模型，是由Pohlner等提出的［8］，適用于大多數(shù)自主轉(zhuǎn)運蛋白。但“發(fā)夾模型”受到了大腸桿菌淋球菌免疫球蛋白 A1（Ig A1）－蛋白酶轉(zhuǎn)位分子的挑戰(zhàn)。模型二：是由Veiga等提出“六聚物模型”［9］。適用于6個g A1－蛋白酶單體形成一個微孔使α結(jié)構(gòu)穿過，這個模型對理解自主轉(zhuǎn)運蛋白有所幫助。模型三：由Oo men等人提出［11］。認為外膜蛋白Omp85可能參與了折疊蛋白的轉(zhuǎn)導(dǎo)，甚至可能有利于自主轉(zhuǎn)運蛋白的折疊的完成［10］。Omp85已經(jīng)證實能夠幫助和保護自主轉(zhuǎn)運蛋白β－桶形結(jié)構(gòu)插入外膜中，提供微孔使黏附素通過。

2 aid A－aah基因結(jié)構(gòu)及其同源性的比較

aid A和aah基因是位于大腸桿菌的一個6 kbp的大質(zhì)粒上，兩者共同編碼糖基化黏附素AIDA－I，也被稱之為糖基化島，是一個毒力島［12］。aid A基因是編碼黏附素的主要基因，而位于aid A基因上游的aah基因是AIDA－I的修飾基因，aah基因編碼的是糖基轉(zhuǎn)移酶（autotransporter adhesion heptosyltransferase，AAH）。AAH能使18個庚糖轉(zhuǎn)移到1個ADIA－I上，最終形成成熟的100 KDa的糖基化蛋白AIDA－I［13］。以庚糖形式的糖基化蛋白在原核生物上是首次發(fā)現(xiàn)［14］。

不同來源致病菌aid A－aah基因及其表達的AIDA－I蛋白有一定的序列保守型和多樣性。分析致仔豬腹瀉大腸桿菌分離株aid A基因核苷酸序列表明開放性閱讀框（ORF）為3 864 bp，而人源致腹瀉大腸桿菌2 787菌株aid A的長度為3 861 bp，其同源性96．5%。但其轉(zhuǎn)運蛋白部分的核苷酸序列的同源性為98．9%。兩類致病菌的aah基因核苷酸系列都是1 176 bp的ORF，同源性為99．8%，氨基酸同源性為99．5%［15］。

3 糖基化黏附素AIDA－I表達的調(diào)控

編碼糖基化黏附素AIDA－I的aid A－aah基因是以雙順反子形式轉(zhuǎn)錄和表達的，啟動子有2個，分別是位于aah上游149和128核苷酸處［16］。另外aid A基因又有本身的啟動子啟動轉(zhuǎn)錄和表達［17］。其轉(zhuǎn)錄和表達水平受不同菌株和不同生長環(huán)境的影響。在營養(yǎng)缺乏，如高細胞密度下能夠獲得最大程度的表達。在hns和rf a H缺失菌中aid A－aah基因轉(zhuǎn)錄水平得到加強，另外，在不同大腸桿菌K－12菌株中轉(zhuǎn)錄水平不同。

4 黏附素AIDA－I的受體

研究發(fā)現(xiàn)AIDA－I能夠介導(dǎo)細菌結(jié)合多種類型的哺乳動物細胞，如Hela細胞、HT29人的克隆癌細胞、猴成纖維細胞和中國倉鼠卵巢細胞等，表明其受體分布廣泛性和多樣性。AIDA－I在He La細胞上的結(jié)合蛋白是分子量為119 k Da N－端糖基化膜蛋白（gp119），PI大約為5．2［18］。有學者認為豬小腸黏膜上皮細胞上的受體可能是Ig G Fc的結(jié)合蛋白［19］。

5 aid A基因和編碼的黏附素AIDA－I在細菌致病中的作用

黏附素AIDA－I是致人和豬腹瀉大腸桿菌的毒力因子，在腹瀉發(fā)病過程中具有重要的作用。AIDA－I能粘附上皮細胞、介導(dǎo)細菌的自動凝集和誘導(dǎo)生物膜的形成，是一種重要的多功能蛋白。細菌的自動凝集是通過AIDA－I高度特異性的相互作用形成的，膽酸鹽和去氧膽酸鈉能夠破壞AIDA－AIDA相互作用，從而阻止細菌通過群體和單細胞形式轉(zhuǎn)變而完成的感染［20］。AIDA－I能夠顯著加強細菌生物膜的形成，這種細菌生物膜的平均厚度能夠達到40μm［21］。AIDA介導(dǎo)的細胞的聚集需要細胞之間很近的接觸，F(xiàn)1菌毛（長度約1μm）能夠屏蔽和阻止形成AIDA介導(dǎo)的細胞聚集所必需的細胞之間近距離接觸，但是F1存在并不影響AIDA的表達和轉(zhuǎn)運。

2003年Ngeleka等［19］發(fā)現(xiàn)從腹瀉仔豬分離的大腸桿菌有20．5%是 AIDA－I／STb型［22］。2007年Ravi等發(fā)現(xiàn)豬源致腹瀉大腸桿菌臨床分離株P(guān)D20（AIDA－I＋、STb＋）經(jīng)過16～18 h孵育能導(dǎo)致腹瀉，而對照株 PD20 M（AIDA－I－、STb＋）不能致瀉。同時還發(fā)現(xiàn)AIDA－I＋大腸桿菌能夠介導(dǎo)細菌的自動凝集并能促進細菌生物膜的形成。不同菌株雖然都能表達AIDA－I，但由于致病型不同，它們引起腹瀉的機制并不相同。［23］

6 總結(jié)和展望

目前已公認，aid A－aah基因編碼的黏附素AIDA－I是致腹瀉大腸桿菌確定的毒力因子，能介導(dǎo)細菌對上皮細胞粘附、侵襲、細菌的自動聚集和生物膜的形成，在腹瀉的發(fā)生發(fā)展中均具有重要的作用。然而，關(guān)于該基因的表達調(diào)控、免疫學及致病機理等方面尚未完全闡明。AIDAc轉(zhuǎn)運蛋白在優(yōu)化其他蛋白的分泌表達以及AIDA－I作為疫苗阻斷大腸桿菌作用上皮細胞的研究均具有重要意義。

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