耶尔森氏菌质粒分析情况研究进展

张 燕 罗 芸

(新疆维吾尔自治区实验动物研究中心,新疆乌鲁木齐 830002)

耶尔森氏菌质粒分析情况研究进展

张 燕 罗 芸

(新疆维吾尔自治区实验动物研究中心,新疆乌鲁木齐 830002)

鼠疫的病原体为鼠疫耶尔森氏菌（Yersinia pestis）。科学家经研究发现14、16世纪及18世纪欧洲爆发的黑死病和法国的肺鼠疫就是因鼠疫菌耶尔森氏菌引起。1980年，科学家们在耶尔森氏菌中发现了质粒，随后，Ferber和Brubaker研究发现鼠疫耶尔森氏菌含3种质粒，分别是PMT1、Ppst、PYV。近年来，全球学者围绕耶尔森菌的质粒进行了详细的研究，对PMT1、Ppst、PYV这3种常规质粒进行了系统的研究[1]。这些对质粒的研究可能可以解释了鼠疫在自然界存在的原因，并且是分子生物学和免疫学的实验基础[2]。目前，所知这3种常规质粒是影响鼠疫菌的毒力、致病性及其检测和保存的关键[3]。

现有的研究报道中论述了鼠疫耶耳森菌的质粒数不尽相同，研究的焦点集中在pFra/ pMT1，pPst/ pPCP1和pYV1/pPCD1，这3种质粒已完成测序。其中，pYV1/ pPCD1质粒在3种致病性耶尔森菌中存在，pFra/ pMT1和p Pst/ pPCP1是特定存在于鼠疫耶尔森菌[4]。这3个质粒在鼠疫菌中可能没有发生接合机制，但一定出现过水平转移，因为其染色体中出现横向的转移岛状结构，其自身染色体片断同样时常出现重组现象[5]。质粒pCD有多个基因簇是有致病性，同样存在于假结核、小肠结肠炎耶耳森菌。鼠疫菌所特有的质粒F1、鼠毒素和鼠疫菌素的DNA中，有更多决定全身致病性的基因编码。

现将有关鼠疫耶尔森氏菌的3种常规质粒分析研究进展综述如下。

1 鼠疫杆菌素质粒：PCP1

PCP1质粒是3个常规致病性质粒中体积最小的，也是包括鼠疫耶尔森菌、假结核耶尔森菌和肠炎耶尔森菌等在内的耶尔森菌通有的质粒。其DNA的全长为9 610 bp，GC为45. 3 %。质粒中含有的IS100插入序列负责编码鼠毒素（Pst），鼠毒素免疫蛋白（Pim）基因编码鼠毒素免疫蛋白（Pim）、纤维蛋白溶酶原激活因子（Pla）基因负责合成纤溶酶原激活因子（Pla），还有两个潜在的潜在ORF是鼠疫杆菌素（Pst）基因和与E1coli高度同源的Co IE1复制子。PCP1质粒中，除了上述的5个ORF，再未发现有能编码50个以上氨基酸的ORF。鼠毒素Pst受到氧化、环境温度和离子（例如Ca2+、Fe3+）浓度的调控，其活性较易被蛋白质溶解酶制约。鼠毒素免疫蛋白（Pim）可见于细胞质外周，存在于Co IE1复制子和Pla之间，基因的编码方向和另外的基因相背[3]。Pst与Pim间存在以GC回文结构的发夹样终止子。推测在IS100的单拷贝中含有两个转座酶，但是转录方向上Pst基因与其他不同[4]。

纤维蛋白溶酶原激活因子（Pla）是具备侵袭性的毒力因子，为鼠疫感染途径提供可能。这种蛋白功能多样，具有活化酶解酶类、修饰外膜蛋白（Yops）[3]，参与菌体对可侵袭细胞的附着和侵入[6]，影响对方细胞传导信号及细胞支架的建立[7]，因此其可能与跳蚤感染鼠疫[8]和鼠疫菌的复制有关[9]。在91001中Pla基因的第279位氨基酸苏氨酸（Thr）发生单碱基突变变成异亮氨酸（IIe）的物学意义未查明[10]。Pla的分离纯化可以利用高效液相色谱。分离出占总蛋白80%以上的约31×103、35×103及37×103蛋白带[11]。鼠疫菌只有能合成简单的脂多糖的五个假基因，而且不能产生O-特异性多糖链，所以未能形成菌体的O抗原决定簇，有利于酶活性的活动[12]。

2 低钙反应质粒：PCD1

pCD1质粒，参与编码耶尔森菌毒力蛋白质应对低钙、应答的调节。质粒PCD1是致病性耶尔森菌主要的毒力因子，负责编码Ⅲ型分泌系统，存在于鼠疫菌、小肠结肠炎菌和假结核菌中。在pCD1质粒中位于70 kb是Ⅲ型分泌系统基因的[13]。其元件是由29种Ysc蛋白组成的蛋白质泵[14]。）。鼠疫菌通过此系统将毒力因子运送到宿主的靶细胞[15]。YscF 蛋白是在鼠疫菌表面的毒力因子，其具有免疫原性[16]，主要诱导产生很强的系统及黏膜免疫，通过对鼠疫菌YscF抗原重组制作亚单位疫苗[17]。其DNA全序列长为70 559 bp，GC 含量为44. 8%，含有60 个ORF、3 种IS和大量的缺失或转位元件，大部分的ORF均参与LCRS构成[18]。LcrV 抗体通过生成IL - 10和多核型中性粒细胞妨碍YOPs入侵靶细胞内[19]。Ⅲ型分泌系统被证实是LcrV C端与螺旋状构合LcrG N端从而达到活化的目的[20]。Yop s 被分为抗宿主功能的细胞内的效应子组和攻击靶细胞调节或转运功能组，还兼具细胞毒力和抗吞噬效应[21]。Ker schen[22]发现亮氨酸在YopM 蛋白内重复，减弱N K细胞的免疫效能，并支配IL215α受体及IL215 的表达。Smatoso等通过对YscF免疫小鼠研究发现，抗YscF抗体是一种保护性抗体，猜想YopH同时可以成为疫苗[23]。Franco Ferracci等认为YOPs的分泌受细胞内YopN调节。YopN则由受控于TyeA、YscB、SycN构建的复合物与Ⅲ型分泌系统的运作，YOPs在TyeA与YopN相结合时停止分泌，而当TyeA 与YopN 结构时，YOPs的分泌被激发[24]。Sodhi[25-26]等认为rLcrV、r YopB 同时是转运、调控、效应蛋白。pCD1质粒在91001，CO92、KIM 菌株中有片段由于IS100位置不同而发生了功能的改变[27]。

3 pMT1

各个国家的研究者对不同菌种的测序公布的结果均不相同，中国鼠疫菌pMT1质粒相对分子质量分别是52 ×106、65 ×106和90 ×106这3种，并且呈现地理分布明确等特征。在祁连山南、北麓和青海湖环湖地区存在相对分子质量为52 ×106的质粒，藏北那曲地区及青海玉树、曲麻莱、格尔木等地存在90 ×106的质粒，其他疫源地的鼠疫菌最大质粒为65 ×106[28]。最新研究结果表明PMT1质粒可能与血管舒张因子的编码合成相关，F1 +V抗原复合物通过活化（DC）细胞引导机体的T细胞做出反应[29]。

4 其他质粒及其功能研究

除这3种常见质粒以外，各国科学家还发现其他类型的质粒。如pPCP1的二聚体13Mda 质粒pYC。其他还发现与基因或蛋白质编码相关的4MD质粒，其长5 919bp，具有12 个ORF，GC 含量为40. 45%[30]。我国科学家通过对91001测序发现革兰阴性菌的pCRY质粒，其长21 742 bp，负责与幽门螺杆菌病理相关的Ⅳ型分泌系统的编码[31]。

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