细菌的细胞程序性死亡中毒素_抗毒素系统的研究进展_季建军

[收稿日期] 2005-04-27

[作者简介] 季建军(1962-),男,河北省崇礼县人,主管技

师,从事医学微生物教学与研究。

细菌的细胞程序性死亡中毒素-抗毒素系统的研究进展

季建军1

,邱景富1

,杨瑞馥

2

(1.河北北方学院微生物学教研室,河北张家口 075029;2.军事医学科学院微生物流行病研究所,北京 100071)

[摘要] 与哺乳动物细胞相同,细菌也存在着细胞程序性死亡。本文对细菌中存在的细胞程序性死亡现象、引发细菌造成细胞程序性死亡的毒素-抗毒素系统的组成、分类、意义以及影响细胞程序性死亡的因素进行了介绍。[关键词] 细胞程序性死亡;细胞凋亡;毒素类;毒素抗毒素系统;沉溺模块;细菌[中图分类号] R 996.1;Q 255

[文献标识码] A

[文章编号] 1000-5501(2006)02-0184-04

P rogress in research on toxins -antitoxins syste m in bacterial progra mm ed cell death

JI J ian-Jun 1

,QIU J ing-Fu 1

,Y ANG Rui -Fu

2

(1.Depart m ent of M icrob i o logy ,H ebei N orth U n i versity ,Zhangjiakou ,H ebe i 075029,Ch i na ;2.Institute o f M icrob i o logy and Ep i de m i o logy ,A cade m y o fM ilita ry M edical Sciences ,Be iji ng 100071,Ch i na)

[Abstract] A s i n t he m amm ali an ce ll s ,progra mmed ce ll dea t h a l so ex ists i n bacter i a .In this paper ,the phenom enon o f prog ramm ed ce ll deat h i n bacteria ,the co m position and typing o f tox i ns -antitox ins syste m t hat i nduces progra mm ed cell death ,and severa l d ifferent stressf u l cond iti ons t hat tr i gger the m azEF-m ediated progra mm ed cell death i n bacter i a a re i n -troduced .

[K ey words] prog ramm ed ce ll dea t h ;apoptosis ;tox i ns ;tox i ns -antit ox i ns syste m;additi on modu l e ;bac teria 细胞程序性死亡(progra mm ed ce ll death ,PCD )或称细胞凋亡(apoptosis)是指细胞遵循自身基因有序调控的主动自杀过程。真核细胞中的细胞凋亡是通过对美丽隐杆线虫(Caenorhabd itis ele gans )的研究发现的。通过细胞凋亡可以去除转化细胞以及有缺陷的细胞。细胞凋亡对哺乳动物的胚胎发育、免疫耐受、肿瘤发生、炎症转归及组织更新等生理、病理过程起着重要的调节作用。癌变、微生物感染和致死因子(如加热、诱变剂、氧化剂和化学毒素)都可以诱导哺乳动物细胞凋亡。细胞凋亡的形态学特征包括染色质固缩、细胞膜呈泡状、核裂解、细胞最终分解成凋亡小体而自然脱落或被吞噬细胞吞噬,整个过程不伴有炎症反应[1]。

近年的研究表明,与多细胞的哺乳动物细胞相同,细菌这样的单细胞原核生物中也存在着程序性细胞死亡。很显然,程序性细胞死亡对于细菌而言,具有特殊的含义。细菌的细胞程序性死亡是指被细胞内死亡程序介导的任何形式的细胞死亡[2],不管其为何种原因引起以及是否表现细胞凋亡所应出现的所有特征。在细菌中,细胞程序性死亡的存在可以通过多种实验得到证实。一类比较常见的细胞程序性死亡是一些细菌在出芽生长过程中,当子代细胞成熟后,亲代细胞所表现的自我溶解[3]。另一类被广泛研究的细菌的细胞程序性死亡是细菌的毒素抗毒素(tox i ns -antitox ins ,TA )系统[4~6]。细菌中细胞程序性死亡系统的发现与研究是对细菌代谢调控研究的一个重要补充,同时对于发现新的抗生素药靶具有一定的现实意义。本文试图对细菌的TA 系统组成及激活染色体TA 系统m az EF 模块的因素的研究进展

作简要综述。

1 细菌中的细胞程序性死亡基因 毒素-抗毒素

系统

在细菌中研究最为广泛的一个细胞程序性死亡系统是毒素-抗毒素系统,该系统是由一对独特基因组成的两种成分,下游基因编码稳定的毒素,该毒素作用于细菌可以导致细菌的死亡;上游基因编码能够使毒素失活的不稳定的抗毒素。毒素与抗毒素系统在细菌体内维持着一种动态平衡,一般情况下,抗毒素与毒素相互结合而不会对细菌构成威胁。

TA 系统首先在大肠杆菌低拷贝质粒中发现,近年来,在细菌的染色体内及染色体外均发现了这种能够引发细菌程序性死亡的TA 系统[7]。TA 系统的毒素都是蛋白质,抗毒素成分有所不同。根据其抗毒素成分的不同,TA 系统可以分为 型和 型。前者的抗毒素是不稳定的未翻译的反义RNA 分子,反义RNA 分子对毒素mRNA 的翻译具有抑制作用;后者的抗毒素是不稳定的蛋白质,可以与毒素结合。这两种类型的抗毒素在通常情况下都可以通过与毒素的相互作用使TA 系统处于一种静默状态,维持相互之间的平衡,从而防止毒素对细胞的致死作用。

Y ar m o li nsky [4]将TA 系统形象的比喻为存在于细菌内

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军事医学科学院院刊 2006年4月第30卷第2期Bu llA cad M ilM ed Sc,i Ap r 2006; Vo l30 N o 2