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题名霍乱毒素演化的分子溯源与结构功能关系
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作者
邵润泽
丁智
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机构
南京大学化学化工学院基础学科拔尖计划
南京大学生命科学学院生物化学系
中国科学院成都生物研究所
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出处
《中国生物化学与分子生物学报》
北大核心
2025年第10期1432-1444,共13页
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基金
教育部拔尖学生培养计划2.0重点研究课题(No.20221022)
2024年度南京大学“千”层次优质课程建设项目资助。
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文摘
本文以感染人体不同部位的细菌ADP-核糖基化外毒素为切入点,通过考察霍乱弧菌(Vibrio cholerae)与其他侵染机制类似的细菌表达的AB 5型细菌毒素(AB 5-type bacterial toxin)的分子演化,解读V.cholerae、霍乱毒素(cholera toxin,CT)与宿主的协同演化历程,揭示其经皮免疫功能的成因。在文中,我们阐述了神经节苷脂介导的内吞和环磷酸腺苷(cAMP)通路亢进等CT的胞内毒性机制,以及与之相关的噬菌体在这些细菌基因组中的行为痕迹,总结了毒素A/B亚基的相对独立演化、经皮免疫与黏膜免疫的演化耦合等模型。同时,我们描绘了以弧菌噬菌体CTXΦ为代表的噬菌体介导基因水平转移、毒素靶向性变异及其分子识别域扩展、毒素功能适应性进化等机制。本文在研究中采用生物信息学工具构建演化树,分析毒素A/B亚基、分泌系统蛋白质的氨基酸序列遗传变异,并通过Tajima检验量化遗传距离、多样性和中性选择压力。关键发现包括:CT的A和B亚基存在“分合演化”模式,B亚基受更强的负选择压力;噬菌体CTXΦ等介导的基因水平转移驱动毒素基因跨物种传播;毒力共调节菌毛(toxin co-regulated pilus,TCP)与Toll样受体5(Toll-like receptor 5,TLR-5)的相互作用促进了CT B亚基的经皮免疫原性。结论强调了CT演化中的“毒素-宿主军备竞赛”协同演化和免疫记忆跨代遗传假说,为进一步研究AB 5型细菌毒素的生物学机制和协同演化历程提供理论支撑。
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关键词
霍乱毒素
经皮免疫
基因水平转移
AB
5型细菌毒素
噬菌体CTXΦ
分子演化
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Keywords
cholera toxin(CT)
transdermal immunity
horizontal gene transfer
AB 5-type bacterial toxin
CTXΦphage
molecular evolution
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分类号
Q939.99
[生物学—微生物学]
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