卡氏肺孢子菌主要蛋白的研究进展

龚　锐，姚云清



卡氏肺孢子菌主要蛋白的研究进展

龚锐，姚云清

1.重庆市渝北地区人民医院，重庆401120；2.重庆医科大学附属第一医院，重庆400016

摘要：卡氏肺孢子菌含有大量的蛋白，包括主要表面糖蛋白(Major surface glycoprotein，MSG)、P55蛋白、A12蛋白、主要表面糖蛋白相关抗原(MSG-related，MSR)、PRT1蛋白、Meu10等。肺孢子菌是重要的机会性致病菌，可引起宿主严重的肺炎，卡氏肺孢子菌主要蛋白的研究为开发新疫苗和防控耶氏肺孢子菌肺炎具有重要意义。本文对卡氏肺孢子菌主要蛋白的研究进展进行简要的综述。

关键词：卡氏肺孢子菌；表面糖蛋白

肺孢子菌(Pneumocystis)是一种重要的机会性致病菌，其感染大鼠时引起卡氏肺胞子菌肺炎(Pneumocystiscariniiispneumonia)，感染人时引起耶氏肺孢子菌肺炎(Pneumocystisjirovecipneumonia)。这类疾病常见于免疫缺陷患者，如艾滋病、器官移植受体、恶性肿瘤放化疗以及结缔组织病等患者，也有报道见于慢性阻塞性肺疾病患者[1],而且是这些患者死亡的重要原因。肺孢子菌含有多种蛋白，如主要表面糖蛋白(Major surface glycoprotein，MSG)、P55蛋白、A12蛋白、主要表面糖蛋白相关抗原(MSG-related，MSR)、PRT1蛋白、Meu10等。这些蛋白与机体感染肺孢子菌肺炎的过程密切相关，为研发新疫苗和防控耶氏肺胞子菌肺炎的发生，特针对卡氏肺孢子菌所含主要蛋白的研究文献做一综述。

1主要表面糖蛋白(MSG)

主要表面糖蛋白(MSG)是肺孢子菌细胞壁的重要组成部分，肺孢子菌的抗原多样性与其密切相关[2]。MSG有多种亚型,目前大多学者认为编码MSG的基因家族位于肺孢子菌17号染色体的末端[3]，部分学者认为其位于14至15号染色体的末端[4]。MSG基因的完整序列目前仍不清楚，MSG基因家族的转录有其特殊的“表达位点”，MSG基因只有紧邻这一“表达位点”才可以被转录为mRNA，该“表达位点”被称为上游保守序列(Upstream Conserved Sequence，UCS)[5]，存在于不同的MSG-mRNA序列的起始段，究其原因可能是UCS包含有MSG-mRNA的起始密码子。少部分的MSG基因远离UCS，它们可能是通过DNA的剪切、整合，靠近UCS后开始转录的[6]。MSG大小约100～120 kDa，占肺孢子菌总蛋白的3/4，其主要功能是促进卡氏肺孢子菌粘附于宿主的肺泡上皮细胞，由于MSG的高度糖基化，使其呈现出的抗原表型非常多样，导致了肺孢子菌在宿主体内出现免疫逃避。半胱氨酸是MSG蛋白的重要组成部分，位于螺旋形空间结构表面，按照一定空间结构规律排列，相邻的半胱氨酸之间有6个氨基酸大小的空隙，从而形成螺旋形，二硫键连接空间内的多肽，组成了MSG的二级结构，这是组成肺孢子菌细胞壁的主要部分，上述呈螺旋形空间结构排列的半胱氨酸存在于多种宿主类型的肺胞子菌MSG中，是MSG保守结构和功能的重要组成部分，同时MSG肽链C端的疏水区域也维护着肺孢子菌细胞壁的稳定状态。近来，姚云清教授使用RNAi技术抑制大鼠体内肺孢子菌中MSG的表达，检测大鼠体内肺孢子菌的含量明显减少，也证明了上述观点[7-9]。

2P55蛋白

Kovacs在1993年及Angus在1996年分别发现P55蛋白是由基因家族转录和翻译的，P55蛋白也存在着抗原的表型多样性。P55蛋白分子大小与肺孢子菌所属的类型密切相关，分为4型，其中45～55 kDa为大鼠型，35～55 kDa为人型[10]，P55蛋白分布的位置与MSG不同，它位于细胞壁的内侧[11]。大鼠型P55蛋白有着多次重复的七肽，而且很多重复的谷氨酸位于肽链的C端，其作用机制目前尚不清楚。P55蛋白的分子结构中，我们可以发现很多重复的氨基与羧基，当宿主发生体液免疫反应时，其所攻击的靶点主要是羧基的部分。当免疫低下或缺失的宿主感染肺孢子菌时，P55蛋白的抗原特异性能够促使宿主产生较强的细胞免疫和体液免疫，这些免疫反应可以使得机体在感染的早期受到保护，同时P55蛋白也通过某些氨基酸的大小及数目的重复，使其呈现多样性，导致宿主的免疫攻击无效。总之，P55蛋白既可以对宿主的早期免疫起保护作用，又可以对宿主的免疫攻击进行逃避。近来，我国学者通过构建P55蛋白的嵌合基因重组质粒，促使我们更好的了解P55蛋白的空间结构及生物学功能[12-13]。

3A12蛋白

A12蛋白与MSG和P55蛋白有着显著的不同，A12大小约为30×103kDa，它不是由同源基因家族所编码。A12蛋白可以被动的预防宿主感染肺孢子菌肺炎[14]，它在宿主被感染时发挥着积极的免疫反应，表现为它可以促使宿主针对肺孢子菌发生强烈及一系列的抗原反应，这或许可以加强T细胞的免疫功能及血清中调理素的大量释放，从而使得宿主可以较快的清除肺孢子菌。特别是在宿主免疫缺失(CD4+T细胞大量减少)感染肺孢子菌时，可以较好的减轻肺部的炎症。近年来，冯燕梅等人也对肺孢子菌A12抗原表位及其蛋白质特征进行了预测及相关研究，发现A12蛋白的二级结构含有较多的无规则卷曲和转角结构，从而为构建高效的A12表位疫苗提供了较为充分的理论基础[15]。

4PRT1蛋白

肺孢子菌有3大基因家族(PRT1，MSG,MSR)。PRT1蛋白由基因家族编码和翻译,多基因家族编码一个高度多样化的蛋白质家族。PRT1基因与MSG基因紧密连接，PRT1基因位于UCS的下游，PRT1蛋白与MSG的表达具有同步性，它们或许是通过共同的起始密码子来完成转录和翻译的，PRT1蛋白酶或许负责剪切及修饰Pre-MSG的工作[16]。PRT1蛋白的功能目前并未完全了解，有研究表明PRT1蛋白酶是表达在Pc细胞壁表面的，并且只有在一个特定的时间点才能表达，这些都说明PRT1蛋白是有它独特的生物学活性[5]。

5主要表面糖蛋白相关抗原(MSR)

主要表面糖蛋白相关抗原(MSR)也是由基因家族所编码，MSR基因主要位于PC的第13号染色体的末端，与MSG基因相邻并且与MSG基因的编码区类似，但是MSR的翻译与UCS不相关，它缺少保守的重组连接位点(conserved recombination junction element，CRJE)。目前我们发现的MSR基因主要分2类，长的MSR基因和MSG基因大小相仿约3 kb,短的仅为2 kb。MSR基因的编码区有小的单个的内含子，可能在MSR的编码过程中起重要作用。现在关于MSR的数目还不详，Keely及Stringer两人在2003年的研究中发现，在大鼠源性的肺孢子菌中检测到了13种MSR的基因转录，并且它们大多与MSG基因的表达位于同样的位点，由此我们或许可以推测出MSR蛋白和MSG蛋白一样表达于Pc细胞壁表面[17]，但是MSR的生物学功能尚不清楚。

6Meu10和整联蛋白样分子

2014年我国学者通过使用蛋白质谱分析法发现了新的肺孢子菌抗原(Meu10)[18]。 Meu10是孢子壁的一种组分，在成熟的孢子壁结构形成过程中起着关键作用[19]。Meu10,编码了一个糖基磷脂酰肌醇(glycosylphosphatidylinosito，GPI) 锚定蛋白，参与了囊孢子组装，Meu10抗体在肺孢子菌感染宿主的过程中产生，并可以在宿主的血浆中检测出来。肺孢子菌成功粘附到肺泡上皮细胞是肺孢子菌肺炎发生的前提，肺孢子菌的粘附过程是通过其主要表面糖蛋白(MSG)和整联蛋白样分子(Pclnt1)来完成的。近年来，来自大鼠肺孢子菌DNA序列的研究数据证实，Pc的DNA序列和假丝酵母菌中部分重要的粘附基因具有同源性，Flo8是其中的一个基因，也是一个转录因子，从Pc互补DNA文库中使用部分序列基因克隆所得，肺孢子菌Flo8基因也在粘附的生物膜形成过程中发挥活力[20]。整联蛋白样分子或许与Flo8基因之间有着某种联系，具体的相关机制目前尚不明确。

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DOI:10.3969/j.issn.1002-2694.2016.05.015

通讯作者：姚云清，Email:cqyaoyunqing@126.com

中图分类号：R382

文献标识码：A

文章编号：1002-2694(2016)05-494-03

收稿日期：2015-08-20修回日期：2016-02-17

Research progress onPneumocystiscariniimajor protein

GONG Rui1,YAO Yun-qing2

(1.DepartmentofYubeiDistrictPeople'sHospital,Chongqing401120,China；2.TheFirstAffiliatedHospitalofChongqingMedicalUniversity,Chongqing400016,China)

Abstract:Pneumocystis carinii is coated by abundant protein, as major surface glycoprotein(MSG), P55, A12, MSG-related, PRT1,or Meu10. Pneumocystis is an important opportunistic pathogen that causes severe pneumonia. The study of Pneumocystis carinii major protein is important for vaccine development and for Pneumocystis jiroveci pneumonia prevention.

Key words:Pneumocystis carinii；surface glycoprotein Corresponding author: Yao Yun-qing, Email: cqyaoyunqing@126.com