李斯特菌中一种管家酶的隐藏致病作用

　　据估计，美国每年有1,600人感染单核细胞增生乳杆菌，导致约260人死亡。风险最高的是孕妇、未出生的胎儿、免疫功能低下者和老年人。普渡大学博士生 Dongqi Liu发现了一种以前未知的策略，即食源性单核细胞增生李斯特菌入侵并感染人类和动物。

　　

   

   

图片:普渡大学食品微生物学教授阿伦·布尼亚(Arun Bhunia)的大部分职业生涯都致力于了解食源性单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes)是如何致病的。

图片来源:普渡大学农业通讯摄影/Tom Campbell

普渡大学博士生 Dongqi Liu已经确定了一种以前未知的策略，普渡大学食品科学系的食品微生物学教授Arun Bhunia说:“李斯特菌对食品行业和被感染的人来说是个大问题。”据估计，美国每年有1,600人感染单核细胞增生乳杆菌，导致约260人死亡。风险最高的是孕妇、未出生的胎儿、免疫功能低下者和老年人。

“不同类型的即食食品都会产生这种情况，”包括新鲜农产品、水果、奶酪、热狗和切片肉。“你最喜欢的一些食物可能是一个大问题。”唯一的预防方法就是不吃某些食物。

食用受污染的食物后，这种细菌通过胃和肠道，然后扩散到肝脏、脾脏甚至大脑，从而引起李斯特菌病。Bhunia之前的研究表明，李斯特菌粘附蛋白(Listeria adhesion protein, LAP)在帮助单核增生乳杆菌通过肠道屏障方面起着重要作用。

但关于LAP的一个问题挥之不去。在病原体分泌LAP后，这种蛋白质停留在细菌表面。它是如何做到的仍然是个谜。LAP必须固定在细菌表面，以便李斯特菌引起感染。

“如果细菌没有办法将这种蛋白质保持在表面，它实际上就没有功能，这无助于细菌与肠细胞的相互作用。”

现在，在Bhunia实验室工作的Bilsland博士论文研究员Liu已经回答了这个问题。Liu已经证明，这种病原体使用一种叫做内毒素B的粘性毒力蛋白将LAP固定在细菌表面。

Liu, Bhunia和来自普渡大学和德国布伦瑞克工业大学的16位合作者在《细胞报告》杂志上发表了详细的研究结果。普渡大学食品安全工程中心的这项工作是由美国农业部农业研究服务局和国家食品与农业研究所资助的。

更好地了解李斯特菌可以导致更有效的预防。毒力蛋白是一种特征分子，通常在李斯特菌染色体上被称为“致病岛”的特殊位置发现。

该区域的毒力蛋白都携带一个独特的氨基酸序列标签，可以用来预测其毒力行为和机制，包括它是如何分泌的以及它是如何锚定在细菌表面的。

到目前为止，LAP在李斯特菌病中可能一直被忽视，因为它不属于那个染色体区域，科学家们对LAP如何附着在细菌表面导致宿主感染的知识有限。

现在科学家们知道，在李斯特菌中，内毒素B通过将LAP附着在细胞表面，将其转化为一种兼职致病因子。在发病机制中，各蛋白之间的合作是必不可少的。

刘和他的同事们使用了一系列复杂的生化方法，包括光纤传感器、免疫沉淀和质谱法，找到了将LAP固定在细胞表面的配体。

“我们称之为配体捕鱼，”布尼亚说。“我们去钓鱼了。”

LAP只是浩瀚生物化学海洋中的一种鱼，但李斯特菌与其他蛋白质结合，可以帮助它们感染宿主生物。

“LAP是一种管家酶，所以它的毒力调控和发病机制与其他传统的毒力因子有点不同，”Lui说。

这是病原体的另一种策略。

布尼亚说:“如果一个病毒被丢弃，它们想要生存，所以它们会使用另一种策略来引起感染。”了解这一策略提高了预防未来李斯特菌病暴发的前景。进一步的研究可能会揭示如何创造条件，防止细菌或蛋白质停留在表面。

“这是一个复杂的过程。没有单一、简单的解决办法。”

这并不是李斯特菌独有的情况，因为像LAP这样在表面分泌和显示的蛋白质也存在于其他致病菌中，如化脓性链球菌和结核分枝杆菌。LAP是地面锚固机制中第一个具有特征的锚固机制。

“病原体通常在感染期间分泌大量这些酶，这与细菌的毒力直接相关，”刘说。“这些蛋白质或它们在宿主体内的相应抗体将是传染病的一个很好的诊断和预后标记。”

大约25年前，多次严重的李斯特菌病爆发促使Bhunia开始研究这种疾病。在早期，他的团队确定了LAP。后来，他意识到LAP与上皮细胞上的受体结合，使细菌能够通过肠道屏障。李斯特菌的这种肠道交叉策略得到了认可，并于2018年发表在《细胞宿主与微生物》杂志上。

这项新发现可以帮助Bhunia和其他人开发一种抗体补充剂或疫苗，以预防易感人群，特别是孕妇的李斯特菌病。布尼亚已经为一种可能预防感染的生物工程益生菌申请了专利。经历过李斯特菌病相关妊娠并发症的妇女偶尔会联系Bhunia寻求帮助。

“这些经历变得非常个人化，”他说。“当你在研究李斯特菌时，你总是要记住你想要帮助的人。”

文章标题

Cell-surface anchoring of Listeria adhesion protein on L. monocytogenes is fastened by internalin B for pathogenesis