细菌III型分泌系统 33页PPT文档
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调节蛋白： 包括 invF 、 FhilA—iagB、phoPQ、 操纵子等若干蛋白，对三型分泌系 统的基因表达发挥调节作用
分泌蛋白 可借助于分泌器形成的通道, 在分子伴侣的帮 助下,直接从细胞质分泌到细胞外。 分泌过程受谓节蛋白的调节。若细菌接触上皮细胞，可将一些分泌蛋白注入宿主 细胞中。分泌蛋白的进入，可促进细菌侵入上皮细胞。如果缺失某个分泌器基因， 常会导致分泌蛋白无法分泌到细胞外。
动、植物致病菌的Ⅲ型分 泌系统有许多高度保守的 主要结构成分 ，由20种以 上的蛋白质组成，是所有 已知蛋白分泌系统中最复 杂的；在分泌中，不同的 蛋白发挥各自的功能。
Ⅲ型分泌系统的组分包括： 分泌蛋白质、伴侣蛋白、 分泌器蛋白和调节蛋白。
T3SS模型图
伴侣蛋白： 三型分泌系统分泌的蛋白。 需要小的、 通常是酸性、 位于细胞 质膜的附属蛋白，特异结合和分泌蛋白结合发挥帮助分泌和分 泌前的稳定作用。在已发现的俘侣蛋白中，Syc E/Yea A, Syc H 作为Yop E 、 Yop H的分子伴侣、Let H／Syc D作为 Yop B 、 Yop D的分子伴侣
针头状突起是一个直的中空筒状结构， 长约60nm，其内部有专门输送分泌蛋 白狭窄的的中心孔道 (约2～3nm) ，孔 道从底部的环状结构一 直延伸到针头 的顶端 。
中心孔道非常小，折叠的蛋白要经过伸 展后才能从中通过。针头结构可以将细 菌的效应蛋白直接注入宿主细胞。
Ⅲ型分泌系统组成
Ⅲ型分泌系统通常由30～40 kbp大小的 基因编码，以毒力岛 ( Pathogenicity island )的形式存在于细菌的质粒或染色
目前认为革兰氏阴性菌的分 泌系统有 5个类型, 即 Ι~ V 型,均由一些具有特殊功能 的蛋白质、 多肽组成。另 外 ,第五种大分子分泌途径 和质粒的接合转移有关。
IV型
根据是否依赖信号肽 ( signal sequence ，sec)的特点，可将其 分为 sec依赖性和sec不依赖性 两类。
体上。
与基因组其他部分相比，该分泌系统基 因的DNA G+ C含量较低，编码Ⅲ型分 泌系统的基因常常是成簇的。在致病菌 中，Ⅲ型分泌系统基因簇通常位于染色 体或质粒上，常通过进化而获得。而在
相关的非致病菌株中大多缺乏这些致病
区，但一般有相似或相同的相邻序列。
Psic A、Sicp 编码Ⅲ型分泌 系统
T3SS可以将病原菌效应蛋白直接注入宿主细胞中。最初T3SS只 是在少数的致病菌中发现，后来在人类、动物甚至植物的共生菌或 益生菌中都有发现。
近几年在 T3SS的结 构、装配以及致病机 理的研究上取得巨大 的进展。研究T3SS 的装配不仅有助于探 索病原菌的致病机制， 还对研究细胞器装配 和蛋白分泌有很大的 帮助。
T3SS注射装置的核心是一个针头状的复合 物，由一个多环型基座和一个针头状 突起 组成 ，T3SS由多环型基座固定在细菌表面， 基座中贯穿有圆柱状的连接针头和基座的 杆。
不同分泌系统的基座环形级结构有所不 同，但都是由12到14个亚基构成复合 物，基座不仅可以帮助蛋白穿过细菌的 内膜和外膜，而且和周质中的分泌结构 有密切的联系。
分泌器蛋白：不同三型分泌系统的分泌器蛋白有氨基酸同源性，可 分为几大类 ：
1) 内膜转运蛋白的Lcr D家族， 可形成一个中央通道； 2) 细胞质ATP酶Ysc N家族，其同源性蛋白在已知的细菌、 真核、
古细菌三型分泌系统中均存在；
3) Ysc O、 Ysc P及同源蛋白这个位点被氨基酸同源性小或 无的基因 所占据；
细菌Ⅲ型分泌系统
安徽农业大学预防兽医学 11720695 杨骁
主要内容
一、Ⅲ型分泌系统的概述 二、Ⅲ型分泌系统的结构和组成 三、Ⅲ型分泌系统分泌机制 四、Ⅲ型分泌系统与细菌致病性 五、Ⅲ型分泌系统的特点 六、Ⅲ型分泌系统的展望
一、细菌分泌系统的概述
细菌分泌系统的发现,是近年来细菌致病机制研 究的重要进展。
I、Ⅲ型分泌系源自文库是sec不依赖性的，Ⅱ、Ⅳ型是sec依赖性的。
现已发现的Ⅲ型分泌系统 主要存在于耶尔森氏菌 ( Yersinieae ) 、肠炎 沙门氏菌 ( Salmonella enterica) 、志贺氏菌 ( Shigella) 、埃希氏大 肠杆菌 ( Escherichia coli )等；
致病菌为了在宿主体内生存、 繁殖和扩散, 必须 分泌一些蛋白性质的毒力因子; 而一些非致病菌 为了适应其生活环境, 也向外分泌一些蛋白质。
革兰氏阴性细菌有许多分泌蛋白 和外露蛋白, 虽然细菌分泌的这 些蛋白功能各异,但系统发育和遗 传进化分析表明, 细菌是通过相 对较少的几种分泌机制将这些蛋 白分泌出去的。
致病菌通过注射毒力因子到宿主细胞中， 被注入的细菌毒力 蛋白在宿主细胞中刺激或干扰宿主细胞的代谢过程， 支配细菌与 宿主细胞的相互作用， 从而引起诸如鼠疫、 伤寒、 痢疾等许多 疾病。
细菌感染宿主细胞：鼠伤寒沙门氏菌（橙色）在宿 主细胞中（蓝色）建立感染
病原菌为了生存和进 入真核宿主细胞，经 过长期进化逐渐形成 了入侵宿主细胞的特 异性机制，其中最显 著的机制是细菌Ⅲ型 分泌系统 (T3SS) 。
4) Ysc F、 Ysc l 、Ysc K ， Ysc L家族有完全的亲水特性， 可能位于 细胞质；
5 ) Yop N 及同源性蛋白位于细菌表面，在钙离子存在条件下以及不 接触真核细胞时，通道关闭；
6) Ysc C家族及其同源性蛋白是形成通道使分泌蛋白穿过外膜；
7)形成鞭毛的成分等。
二、Ⅲ型分泌系统的结构和组成
Ⅲ型分泌系统的结构
各种病原菌的 T3SS在透射电子显微镜 下观察都很相似，其结构很像注射器， 有人称之为针头复合物( needle complex，NC)或 “ 注射器” ，目前 已有了较为规范的新名词：T3SS注射 装置 (injectisome)。
来自鼠伤寒沙门氏菌 TS33电镜照片
分泌蛋白 可借助于分泌器形成的通道, 在分子伴侣的帮 助下,直接从细胞质分泌到细胞外。 分泌过程受谓节蛋白的调节。若细菌接触上皮细胞，可将一些分泌蛋白注入宿主 细胞中。分泌蛋白的进入，可促进细菌侵入上皮细胞。如果缺失某个分泌器基因， 常会导致分泌蛋白无法分泌到细胞外。
动、植物致病菌的Ⅲ型分 泌系统有许多高度保守的 主要结构成分 ，由20种以 上的蛋白质组成，是所有 已知蛋白分泌系统中最复 杂的；在分泌中，不同的 蛋白发挥各自的功能。
Ⅲ型分泌系统的组分包括： 分泌蛋白质、伴侣蛋白、 分泌器蛋白和调节蛋白。
T3SS模型图
伴侣蛋白： 三型分泌系统分泌的蛋白。 需要小的、 通常是酸性、 位于细胞 质膜的附属蛋白，特异结合和分泌蛋白结合发挥帮助分泌和分 泌前的稳定作用。在已发现的俘侣蛋白中，Syc E/Yea A, Syc H 作为Yop E 、 Yop H的分子伴侣、Let H／Syc D作为 Yop B 、 Yop D的分子伴侣
针头状突起是一个直的中空筒状结构， 长约60nm，其内部有专门输送分泌蛋 白狭窄的的中心孔道 (约2～3nm) ，孔 道从底部的环状结构一 直延伸到针头 的顶端 。
中心孔道非常小，折叠的蛋白要经过伸 展后才能从中通过。针头结构可以将细 菌的效应蛋白直接注入宿主细胞。
Ⅲ型分泌系统组成
Ⅲ型分泌系统通常由30～40 kbp大小的 基因编码，以毒力岛 ( Pathogenicity island )的形式存在于细菌的质粒或染色
目前认为革兰氏阴性菌的分 泌系统有 5个类型, 即 Ι~ V 型,均由一些具有特殊功能 的蛋白质、 多肽组成。另 外 ,第五种大分子分泌途径 和质粒的接合转移有关。
IV型
根据是否依赖信号肽 ( signal sequence ，sec)的特点，可将其 分为 sec依赖性和sec不依赖性 两类。
体上。
与基因组其他部分相比，该分泌系统基 因的DNA G+ C含量较低，编码Ⅲ型分 泌系统的基因常常是成簇的。在致病菌 中，Ⅲ型分泌系统基因簇通常位于染色 体或质粒上，常通过进化而获得。而在
相关的非致病菌株中大多缺乏这些致病
区，但一般有相似或相同的相邻序列。
Psic A、Sicp 编码Ⅲ型分泌 系统
T3SS可以将病原菌效应蛋白直接注入宿主细胞中。最初T3SS只 是在少数的致病菌中发现，后来在人类、动物甚至植物的共生菌或 益生菌中都有发现。
近几年在 T3SS的结 构、装配以及致病机 理的研究上取得巨大 的进展。研究T3SS 的装配不仅有助于探 索病原菌的致病机制， 还对研究细胞器装配 和蛋白分泌有很大的 帮助。
T3SS注射装置的核心是一个针头状的复合 物，由一个多环型基座和一个针头状 突起 组成 ，T3SS由多环型基座固定在细菌表面， 基座中贯穿有圆柱状的连接针头和基座的 杆。
不同分泌系统的基座环形级结构有所不 同，但都是由12到14个亚基构成复合 物，基座不仅可以帮助蛋白穿过细菌的 内膜和外膜，而且和周质中的分泌结构 有密切的联系。
分泌器蛋白：不同三型分泌系统的分泌器蛋白有氨基酸同源性，可 分为几大类 ：
1) 内膜转运蛋白的Lcr D家族， 可形成一个中央通道； 2) 细胞质ATP酶Ysc N家族，其同源性蛋白在已知的细菌、 真核、
古细菌三型分泌系统中均存在；
3) Ysc O、 Ysc P及同源蛋白这个位点被氨基酸同源性小或 无的基因 所占据；
细菌Ⅲ型分泌系统
安徽农业大学预防兽医学 11720695 杨骁
主要内容
一、Ⅲ型分泌系统的概述 二、Ⅲ型分泌系统的结构和组成 三、Ⅲ型分泌系统分泌机制 四、Ⅲ型分泌系统与细菌致病性 五、Ⅲ型分泌系统的特点 六、Ⅲ型分泌系统的展望
一、细菌分泌系统的概述
细菌分泌系统的发现,是近年来细菌致病机制研 究的重要进展。
I、Ⅲ型分泌系源自文库是sec不依赖性的，Ⅱ、Ⅳ型是sec依赖性的。
现已发现的Ⅲ型分泌系统 主要存在于耶尔森氏菌 ( Yersinieae ) 、肠炎 沙门氏菌 ( Salmonella enterica) 、志贺氏菌 ( Shigella) 、埃希氏大 肠杆菌 ( Escherichia coli )等；
致病菌为了在宿主体内生存、 繁殖和扩散, 必须 分泌一些蛋白性质的毒力因子; 而一些非致病菌 为了适应其生活环境, 也向外分泌一些蛋白质。
革兰氏阴性细菌有许多分泌蛋白 和外露蛋白, 虽然细菌分泌的这 些蛋白功能各异,但系统发育和遗 传进化分析表明, 细菌是通过相 对较少的几种分泌机制将这些蛋 白分泌出去的。
致病菌通过注射毒力因子到宿主细胞中， 被注入的细菌毒力 蛋白在宿主细胞中刺激或干扰宿主细胞的代谢过程， 支配细菌与 宿主细胞的相互作用， 从而引起诸如鼠疫、 伤寒、 痢疾等许多 疾病。
细菌感染宿主细胞：鼠伤寒沙门氏菌（橙色）在宿 主细胞中（蓝色）建立感染
病原菌为了生存和进 入真核宿主细胞，经 过长期进化逐渐形成 了入侵宿主细胞的特 异性机制，其中最显 著的机制是细菌Ⅲ型 分泌系统 (T3SS) 。
4) Ysc F、 Ysc l 、Ysc K ， Ysc L家族有完全的亲水特性， 可能位于 细胞质；
5 ) Yop N 及同源性蛋白位于细菌表面，在钙离子存在条件下以及不 接触真核细胞时，通道关闭；
6) Ysc C家族及其同源性蛋白是形成通道使分泌蛋白穿过外膜；
7)形成鞭毛的成分等。
二、Ⅲ型分泌系统的结构和组成
Ⅲ型分泌系统的结构
各种病原菌的 T3SS在透射电子显微镜 下观察都很相似，其结构很像注射器， 有人称之为针头复合物( needle complex，NC)或 “ 注射器” ，目前 已有了较为规范的新名词：T3SS注射 装置 (injectisome)。
来自鼠伤寒沙门氏菌 TS33电镜照片