布鲁氏菌调控系统的研究进展

肖延仁

（河北省南宫市农业农村局 055750）

1 引言

布鲁氏菌病通过感染动物的体液传播给人类。 在几个布鲁氏菌的种属中，最常见的是可引起严重慢性疾病的羊、牛和猪种布鲁氏菌[1]。 其中，牛种细菌的宿主是牛和野牛，羊种布鲁氏菌的天然宿主是绵羊、山羊和骆驼，猪种布鲁氏菌的天然宿主是猪。

布鲁氏菌进入吞噬细胞后，不与内质网结合，并迅速降解，表明新生蛋白的表达或分泌在细菌感染期间的运输是必需的。此外，使用灭活的布鲁氏菌的疫苗，不能引起保护性反应。 在布鲁氏菌中发现了几种调控基因表达的调控因子。 密度感应、应急反应、 双组分调节系统和蓝光敏感性LOV-HK 蛋白参与了布鲁氏菌对不同环境的适应性反应。

2 布鲁氏菌的密度感应系统

2.1 概述

密度感应系统（QS）是由自身诱导因子和调节蛋白组成。 布鲁氏菌的QS 调控许多基因的表达。 目前，对密度感应网络中的大多数基因知之甚少， 这些基因是通过基因芯片和转录分析确定的。 目前已经发现了一些编码转录调节因子的基因，但编码蛋白调控系统的靶基因还尚未被研究。 这些调控系统中IV 型分泌系统、鞭毛系统和环1，2-β-葡聚糖系统是已知的毒力因子，它们受密度调控感应系统的调控。

3 VirB IV 型分泌系统

在巨噬细胞感染过程中，VirB IV 型分泌系统至关重要[2]。布鲁氏菌在通过巨噬细胞胞饮内化期间， 需要与内质网融合建立复制环境。 在小鼠感染模型中，布鲁氏菌virB 突变株是减毒的。目前，已经对VirB 系统分泌的效应分子进行研究。 现在能够确定的两个公认的IV 型分泌系统效应蛋白是VceA 和VceC。这两个蛋白质的分泌依赖于VirB 进入被感染的巨噬细胞的细胞质中。 早期研究数据表明，布鲁氏菌通过IV 型分泌系统识别的效应细胞特异性较低， 小周质蛋白可能通过分泌装置从细胞中漏出。 然而， 这些蛋白含有IV 型分泌系统特异性的C-端分泌信号，并通过布鲁氏菌外膜分泌到宿主细胞的胞浆中，表明这些蛋白是IV 型分泌系统的效应蛋白。

4 鞭毛系统

在许多细菌中， 密度感应系统调节细菌运动和生物膜的形成。 虽然布鲁氏菌是一种不能运动的病原体，但最近研究发现它能产生鞭毛[2]。 布鲁氏菌的鞭毛系统突变株感染巨噬细胞后表现出与亲本株相似的毒力水平， 但在小鼠感染模型中其毒力是降低的[1，3]，表明鞭毛在发病机制中起着重要作用，但并不参与细菌对宿主细胞的侵袭。

5 调节蛋白

在布鲁氏菌中已经确定出两个密度感应调控蛋白：VjbR 和BlxR。 VjbR 对VirB 和鞭毛基因十分重要[3]。 最近发现VirB 操纵子和几个鞭毛基因的表达也需要BlxR 调节蛋白，这表明在这两种蛋白所控制的调控网络存在重叠。 BlxR 缺失的突变株在巨噬细胞中表现出类似于vjbR 缺失突变株的生长缺陷[3]。 然而，与vjbR 基因的缺失不同，blxR 基因的缺失并不能完全减弱小鼠感染模型的毒力。 此外，blxR 突变株在小鼠模型中的传播感染与野生型羊种布鲁氏菌相似， 而vjbR 突变体在体内感染是有缺陷的[3]。

6 应激反应蛋白对营养缺乏的应答

布鲁氏菌感染宿主细胞的一个主要障碍是吞噬体内营养物质的缺乏。 吞噬后，由于胞外营养成分的减少，布鲁氏菌会立即停止合成周质转运蛋白，并改变三羧酸循环的活性。 参与氨基酸和核苷酸合成以及糖和氮代谢的布鲁氏菌基因在细菌培养过程中是可有可无的，但在巨噬细胞感染时是必需的，这显示了改变代谢状态对细菌在细胞内生长是必需的。

细菌在吞噬过程中遇到的第一个环境是一个失去营养物质的酸性液泡。 VirB 表达的诱导是对在宿主细胞内遇到的液泡酸化和营养饥饿条件的应答。 在营养缺乏的条件下，诱导需要严格的反应调节因子Rsh 和整合宿主因子（IHF）。 在布鲁氏菌中的营养饥饿通过Rsh 诱导应激反应，增加了IHF 的水平，与布鲁氏菌VirB 启动子结合，并在中性pH 下诱导转录。

7 布鲁氏菌毒力因子的双组分调控系统

双组分系统由组氨酸和调节蛋白组成。 TCS 在布鲁氏菌致病过程中发挥重要作用。 目前在布鲁氏菌基因组中已经发现了20 多个双组分系统，但其功能很少有研究。

除BvrR/BvrS 外，TceS/TceR 和TcfS/TcfR 双组分调节系统也是布鲁氏菌致病过程中所必需的[3]。 这两组双组分调控系统在布鲁氏菌中作用被最近阐明， 这两组双组分调控系统缺失株在动物体内和宿主细胞中的生存是由缺陷的。 另外，其缺失株对宿主细胞的毒性也是减弱的，对多粘菌素的敏感性减弱。TceS/TceR和TcfS/TcfR 调控多种基因和蛋白的表达， 是布鲁氏菌十分重要的毒力调控系统。牛种布鲁氏菌中的双组分系统PdhS，参与细胞分裂的控制[4]。 布鲁氏菌其他双组分系统对布鲁氏菌的毒力有影响，并参与调控营养物质的吸收和氮代谢。

多个双组分调控系统参与基因调控， 包括BvrR/BvrS 介导的外膜成分的改变，由PdhS 介导的不对称细胞分裂，以及由光感压介导的应对可见光的增加的毒力。 研究调控毒力因子表达的调控网络动力学，以及调控系统所感知的环境信号，将有助于深入了解布鲁氏菌致病性的适应机制。 此外，调节控网络可能揭示病原体所使用的更多致病机制。