卡氏肺孢子菌主要蛋白的研究進(jìn)展

龔　銳，姚云清

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卡氏肺孢子菌主要蛋白的研究進(jìn)展

龔銳，姚云清

1.重慶市渝北地區(qū)人民醫(yī)院，重慶401120；2.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，重慶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、主要表面糖蛋白相關(guān)抗原(MSG-related，MSR)、PRT1蛋白、Meu10等。肺孢子菌是重要的機(jī)會(huì)性致病菌，可引起宿主嚴(yán)重的肺炎，卡氏肺孢子菌主要蛋白的研究為開(kāi)發(fā)新疫苗和防控耶氏肺孢子菌肺炎具有重要意義。本文對(duì)卡氏肺孢子菌主要蛋白的研究進(jìn)展進(jìn)行簡(jiǎn)要的綜述。

關(guān)鍵詞：卡氏肺孢子菌；表面糖蛋白

肺孢子菌(Pneumocystis)是一種重要的機(jī)會(huì)性致病菌，其感染大鼠時(shí)引起卡氏肺胞子菌肺炎(Pneumocystiscariniiispneumonia)，感染人時(shí)引起耶氏肺孢子菌肺炎(Pneumocystisjirovecipneumonia)。這類疾病常見(jiàn)于免疫缺陷患者，如艾滋病、器官移植受體、惡性腫瘤放化療以及結(jié)締組織病等患者，也有報(bào)道見(jiàn)于慢性阻塞性肺疾病患者[1],而且是這些患者死亡的重要原因。肺孢子菌含有多種蛋白，如主要表面糖蛋白(Major surface glycoprotein，MSG)、P55蛋白、A12蛋白、主要表面糖蛋白相關(guān)抗原(MSG-related，MSR)、PRT1蛋白、Meu10等。這些蛋白與機(jī)體感染肺孢子菌肺炎的過(guò)程密切相關(guān)，為研發(fā)新疫苗和防控耶氏肺胞子菌肺炎的發(fā)生，特針對(duì)卡氏肺孢子菌所含主要蛋白的研究文獻(xiàn)做一綜述。

1主要表面糖蛋白(MSG)

主要表面糖蛋白(MSG)是肺孢子菌細(xì)胞壁的重要組成部分，肺孢子菌的抗原多樣性與其密切相關(guān)[2]。MSG有多種亞型,目前大多學(xué)者認(rèn)為編碼MSG的基因家族位于肺孢子菌17號(hào)染色體的末端[3]，部分學(xué)者認(rèn)為其位于14至15號(hào)染色體的末端[4]。MSG基因的完整序列目前仍不清楚，MSG基因家族的轉(zhuǎn)錄有其特殊的“表達(dá)位點(diǎn)”，MSG基因只有緊鄰這一“表達(dá)位點(diǎn)”才可以被轉(zhuǎn)錄為mRNA，該“表達(dá)位點(diǎn)”被稱為上游保守序列(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的起始密碼子。少部分的MSG基因遠(yuǎn)離UCS，它們可能是通過(guò)DNA的剪切、整合，靠近UCS后開(kāi)始轉(zhuǎn)錄的[6]。MSG大小約100～120 kDa，占肺孢子菌總蛋白的3/4，其主要功能是促進(jìn)卡氏肺孢子菌粘附于宿主的肺泡上皮細(xì)胞，由于MSG的高度糖基化，使其呈現(xiàn)出的抗原表型非常多樣，導(dǎo)致了肺孢子菌在宿主體內(nèi)出現(xiàn)免疫逃避。半胱氨酸是MSG蛋白的重要組成部分，位于螺旋形空間結(jié)構(gòu)表面，按照一定空間結(jié)構(gòu)規(guī)律排列，相鄰的半胱氨酸之間有6個(gè)氨基酸大小的空隙，從而形成螺旋形，二硫鍵連接空間內(nèi)的多肽，組成了MSG的二級(jí)結(jié)構(gòu)，這是組成肺孢子菌細(xì)胞壁的主要部分，上述呈螺旋形空間結(jié)構(gòu)排列的半胱氨酸存在于多種宿主類型的肺胞子菌MSG中，是MSG保守結(jié)構(gòu)和功能的重要組成部分，同時(shí)MSG肽鏈C端的疏水區(qū)域也維護(hù)著肺孢子菌細(xì)胞壁的穩(wěn)定狀態(tài)。近來(lái)，姚云清教授使用RNAi技術(shù)抑制大鼠體內(nèi)肺孢子菌中MSG的表達(dá)，檢測(cè)大鼠體內(nèi)肺孢子菌的含量明顯減少，也證明了上述觀點(diǎn)[7-9]。

2P55蛋白

Kovacs在1993年及Angus在1996年分別發(fā)現(xiàn)P55蛋白是由基因家族轉(zhuǎn)錄和翻譯的，P55蛋白也存在著抗原的表型多樣性。P55蛋白分子大小與肺孢子菌所屬的類型密切相關(guān)，分為4型，其中45～55 kDa為大鼠型，35～55 kDa為人型[10]，P55蛋白分布的位置與MSG不同，它位于細(xì)胞壁的內(nèi)側(cè)[11]。大鼠型P55蛋白有著多次重復(fù)的七肽，而且很多重復(fù)的谷氨酸位于肽鏈的C端，其作用機(jī)制目前尚不清楚。P55蛋白的分子結(jié)構(gòu)中，我們可以發(fā)現(xiàn)很多重復(fù)的氨基與羧基，當(dāng)宿主發(fā)生體液免疫反應(yīng)時(shí)，其所攻擊的靶點(diǎn)主要是羧基的部分。當(dāng)免疫低下或缺失的宿主感染肺孢子菌時(shí)，P55蛋白的抗原特異性能夠促使宿主產(chǎn)生較強(qiáng)的細(xì)胞免疫和體液免疫，這些免疫反應(yīng)可以使得機(jī)體在感染的早期受到保護(hù)，同時(shí)P55蛋白也通過(guò)某些氨基酸的大小及數(shù)目的重復(fù)，使其呈現(xiàn)多樣性，導(dǎo)致宿主的免疫攻擊無(wú)效。總之，P55蛋白既可以對(duì)宿主的早期免疫起保護(hù)作用，又可以對(duì)宿主的免疫攻擊進(jìn)行逃避。近來(lái)，我國(guó)學(xué)者通過(guò)構(gòu)建P55蛋白的嵌合基因重組質(zhì)粒，促使我們更好的了解P55蛋白的空間結(jié)構(gòu)及生物學(xué)功能[12-13]。

3A12蛋白

A12蛋白與MSG和P55蛋白有著顯著的不同，A12大小約為30×103kDa，它不是由同源基因家族所編碼。A12蛋白可以被動(dòng)的預(yù)防宿主感染肺孢子菌肺炎[14]，它在宿主被感染時(shí)發(fā)揮著積極的免疫反應(yīng)，表現(xiàn)為它可以促使宿主針對(duì)肺孢子菌發(fā)生強(qiáng)烈及一系列的抗原反應(yīng)，這或許可以加強(qiáng)T細(xì)胞的免疫功能及血清中調(diào)理素的大量釋放，從而使得宿主可以較快的清除肺孢子菌。特別是在宿主免疫缺失(CD4+T細(xì)胞大量減少)感染肺孢子菌時(shí)，可以較好的減輕肺部的炎癥。近年來(lái)，馮燕梅等人也對(duì)肺孢子菌A12抗原表位及其蛋白質(zhì)特征進(jìn)行了預(yù)測(cè)及相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)A12蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)含有較多的無(wú)規(guī)則卷曲和轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)，從而為構(gòu)建高效的A12表位疫苗提供了較為充分的理論基礎(chǔ)[15]。

4PRT1蛋白

肺孢子菌有3大基因家族(PRT1，MSG,MSR)。PRT1蛋白由基因家族編碼和翻譯,多基因家族編碼一個(gè)高度多樣化的蛋白質(zhì)家族。PRT1基因與MSG基因緊密連接，PRT1基因位于UCS的下游，PRT1蛋白與MSG的表達(dá)具有同步性，它們或許是通過(guò)共同的起始密碼子來(lái)完成轉(zhuǎn)錄和翻譯的，PRT1蛋白酶或許負(fù)責(zé)剪切及修飾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蛋白酶是表達(dá)在Pc細(xì)胞壁表面的，并且只有在一個(gè)特定的時(shí)間點(diǎn)才能表達(dá)，這些都說(shuō)明PRT1蛋白是有它獨(dú)特的生物學(xué)活性[5]。

5主要表面糖蛋白相關(guān)抗原(MSR)

主要表面糖蛋白相關(guān)抗原(MSR)也是由基因家族所編碼，MSR基因主要位于PC的第13號(hào)染色體的末端，與MSG基因相鄰并且與MSG基因的編碼區(qū)類似，但是MSR的翻譯與UCS不相關(guān)，它缺少保守的重組連接位點(diǎn)(conserved recombination junction element，CRJE)。目前我們發(fā)現(xiàn)的MSR基因主要分2類，長(zhǎng)的MSR基因和MSG基因大小相仿約3 kb,短的僅為2 kb。MSR基因的編碼區(qū)有小的單個(gè)的內(nèi)含子，可能在MSR的編碼過(guò)程中起重要作用?，F(xiàn)在關(guān)于MSR的數(shù)目還不詳，Keely及Stringer兩人在2003年的研究中發(fā)現(xiàn)，在大鼠源性的肺孢子菌中檢測(cè)到了13種MSR的基因轉(zhuǎn)錄，并且它們大多與MSG基因的表達(dá)位于同樣的位點(diǎn)，由此我們或許可以推測(cè)出MSR蛋白和MSG蛋白一樣表達(dá)于Pc細(xì)胞壁表面[17]，但是MSR的生物學(xué)功能尚不清楚。

6Meu10和整聯(lián)蛋白樣分子

2014年我國(guó)學(xué)者通過(guò)使用蛋白質(zhì)譜分析法發(fā)現(xiàn)了新的肺孢子菌抗原(Meu10)[18]。 Meu10是孢子壁的一種組分，在成熟的孢子壁結(jié)構(gòu)形成過(guò)程中起著關(guān)鍵作用[19]。Meu10,編碼了一個(gè)糖基磷脂酰肌醇(glycosylphosphatidylinosito，GPI) 錨定蛋白，參與了囊孢子組裝，Meu10抗體在肺孢子菌感染宿主的過(guò)程中產(chǎn)生，并可以在宿主的血漿中檢測(cè)出來(lái)。肺孢子菌成功粘附到肺泡上皮細(xì)胞是肺孢子菌肺炎發(fā)生的前提，肺孢子菌的粘附過(guò)程是通過(guò)其主要表面糖蛋白(MSG)和整聯(lián)蛋白樣分子(Pclnt1)來(lái)完成的。近年來(lái)，來(lái)自大鼠肺孢子菌DNA序列的研究數(shù)據(jù)證實(shí)，Pc的DNA序列和假絲酵母菌中部分重要的粘附基因具有同源性，F(xiàn)lo8是其中的一個(gè)基因，也是一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，從Pc互補(bǔ)DNA文庫(kù)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過(guò)程中發(fā)揮活力[20]。整聯(lián)蛋白樣分子或許與Flo8基因之間有著某種聯(lián)系，具體的相關(guān)機(jī)制目前尚不明確。

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DOI:10.3969/j.issn.1002-2694.2016.05.015

通訊作者：姚云清，Email:cqyaoyunqing@126.com

中圖分類號(hào)：R382

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：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