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结核分枝杆菌RD1区编码蛋白的结构和功

[摘要]

RD-1(regionofdifference-1)被认为在结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis,MTB)的致病机理中起着关键的作用.RD-1基因全长9.5kb,开放读码框从Rv~Rvc,分别编码9种不同的蛋白质.RD-1区在卡介苗(bacillusCalmette-Guerin,BCG)中是缺失的.研究结果显示,RD-1区是结核分枝杆菌的主要毒力因素之一,同时RD-1区参与了一种新的分泌系统ESX-1,这种分泌系统能够促进某些特定蛋白的分泌.ESX-1分泌的两种主要蛋白质CFP-10(culturefiltrateproteinof10ku)和ESAT-6(earlysecretedantigenictargetof6ku)能够形成牢固的1∶1的复合体,这两种蛋白质能够协同分泌而且能够引起T细胞反应,并可能作为理想的靶抗原在结核的预防和诊断中发挥作用.

[关键词]

结核分枝杆菌(MTB),RD-1区,CFP-10,ESAT-6

[内容节选]

结核(tuberculosis,TB)是由结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis,MTB)引起的人兽共患慢性传染病,是威胁人类的三大感染性疾病之一.目前全世界大约有20亿人感MTB,每年大约有~万的结核患者死亡[1].结核分枝杆菌多重耐药性(multi-drugresistance,MDR)的出现以及艾滋病(HIV)感染者对结核分枝杆菌易感性的增强使结核的传播更加迅速[2].结核分枝杆菌区别于卡介苗(bacillusCalmette-Guerin,BCG)的一个重要特征是结核分枝杆菌的基因组中存在RD-1区(regionofdifference-1)而卡介苗没有.结核分枝杆菌菌株H37RV的RD-1区删除后注射C57BL/6鼠,发现其毒力类似于BCG弱毒疫苗,从而说明RD-1区与细菌的毒力有关[3,4].在本文中,我们重点描述RD-1区编码的两种蛋白质ESAT-6和CFP-10,这两种蛋白质是重要的T细胞抗原,能诱导机体产生记忆性免疫应答,在结核病的诊断、预防中已成为研究的热点.

RD-1区相关蛋白质的功能和特点

结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis,MTB)H37Rv基因RD-1区全长9.5kb,共有9个开放读码框(Rv~Rvc),分别编码9种蛋白质[5](图1).Rv是转录形成单位,它和Rv蛋白共同作用形成膜结合ATPase,同时还发现Rv能够识别CFP-10的C端并同Rv相互作用进而促进CFP-10和ESAT-6蛋白的分泌[6,7].Rv和Rv分别是PE和PPE家族成员,目前还没有证据表明Rv表达的PE蛋白存在于结核分枝杆菌细胞膜上,但有研究表明,Rv编码的PPE蛋白存在而且和细菌细胞膜相交联[8,9].Rv和Rv分别编码两个低分子质量的分泌蛋白CFP-10(culturefiltrateproteinof10ku,esxB)和ESAT-6(earlysecretedantigenictargetof6ku,esxA),它们的分子质量分别是10ku和6ku[10].这两个蛋白质受同一个启动子调控转录,分泌至体外形成1∶1的蛋白质二聚体,CFP-10的C端并不参与二聚体的形成,但是C端的7个氨基酸对蛋白质的分泌却有重要的意义[11](图2).Rv编码N端富含脯氨酸的蛋白质.Rv编码跨膜膜蛋白,该蛋白质有许多跨膜位点,是形成蛋白质分泌通道的主要蛋白质[7].Rv编码的蛋白质被称作TB27.4,有研究表明,TB27.4的C端分子是引起结核患者免疫反应的主要因素,相反,在BCG疫苗接种者身上没有引起相关的免疫反应,这表明该蛋白质可能具有诊断意义[12].有研究表明Rv编码的分泌蛋白能够和Rv编码蛋白相互作用进而促进蛋白Rvc/Mhc(EspB)的分泌[13].

ESAT-6和CFP-10的应用

结核分枝杆菌抗原特异性IFN-γ释放试验(IGRAs)的出现代表了结核病诊断领域的一个重大进展.这些试验主要是为T细胞对分泌抗原ESAT-6和CFP-10反应所产生的IFN-γ进行的检测.现在商业化存在的IGRAs主要是T-SPOT.TB和QuantiFERON-Gold(表2)[33~35].由于大多数结核分枝杆菌感染者单个抗原是很难被检测出来的[36],因此检测结核分枝杆菌的多重抗体也许会更有效.T-SPOT.TB和QuantiFERON-Gold诊断技术,因其高度的灵敏度以及能够大大降低了传统的结核菌素皮肤试验(TST)所带来的假阳性概率而成为诊断潜伏性结核感染(LTBI)的新技术.然而,对临床结果的纵向研究迫切需要定义结核分枝杆菌抗原特异性IFN-酌释放试验(IGRAs)对活动性结核的预测价值.这些数据的确立将会为实施以IGRAs诊断结果为指导的治疗方法提供可靠依据.

结语

为了应对结核这一世界性传染性疾病,科学家们对结核分枝杆菌培养液中的分泌蛋白进行了广泛的研究,由于结核分枝杆菌的RD-1区在BCG菌株中是缺失的,因此RD-1区蛋白受到了广泛的重视,其中RD-1区的ESAT-6和CFP-10蛋白由于具有较好的免疫原性而成为人们研究的热点.结核分枝杆菌基因组测序工作的完成,为进行结核分枝杆菌蛋白质组学研究奠定了基础[40].可以预见,通过蛋白质组学研究,许多用于结核分枝杆菌检测以及研制亚单位疫苗的新抗原分子将会被发现.

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