翻译后修饰在炭疽杆菌毒力中的作用：一篇叙述性综述

《Research in Microbiology》：Role of post-translational modifications in virulence of Bacillus anthracis: A narrative review

Bacillus anthracis的致病性主要由毒素三联体（PA/LF/EF）和聚谷氨酸胶囊构成，其毒力受磷酸化、糖基化等翻译后修饰（PTMs）调控，影响毒素活性、孢子萌发及宿主免疫逃逸。深入解析PTMs机制可为靶向治疗和抗毒素策略提供新思路。

　　在细菌世界中，许多病原体依赖于复杂的机制来适应环境并实现其致病性。其中，Bacillus anthracis 是一种具有高度致病能力的杆状、革兰氏阳性、形成芽孢的细菌，其致病性主要依赖于毒素和一种名为 Poly-γ-D-Glutamate 的抗吞噬性荚膜。然而，这些关键致病因子的表达和功能并非孤立存在，而是受到多种后翻译修饰（Post-Translational Modifications, PTMs）的调控。PTMs 是在蛋白质合成之后发生的化学修饰，包括磷酸化、乙酰化、糖基化、羟基化和脂化等。这些修饰能够改变蛋白质的活性、稳定性、表达水平以及与其他分子的相互作用，从而对细菌的致病性产生深远影响。

B. anthracis 的致病过程是其生命周期中的一个关键环节。该细菌在自然环境中以芽孢形式存在，能够长时间存活，并在合适的条件下萌发为活跃的菌体。芽孢的形成和萌发是高度调控的过程，涉及一系列基因表达的变化和细胞内信号通路的激活。在这一过程中，σ因子和相关蛋白起到了核心作用，它们能够精确地控制基因的转录。而一旦进入宿主，芽孢在吞噬细胞中萌发并形成菌体，随后快速增殖并产生毒素，这些毒素能够破坏宿主细胞的信号传导系统，最终导致组织损伤和系统性感染。

毒素是 B. anthracis 致病性的核心因素之一，主要由三种成分构成：保护性抗原（Protective Antigen, PA）、水肿因子（Edema Factor, EF）和致死因子（Lethal Factor, LF）。这三种毒素共同作用，形成两种主要的毒素复合物：水肿毒素（Edema Toxin, ET）和致死毒素（Lethal Toxin, LT）。ET 由 EF 和 PA 组成，能够干扰宿主细胞的信号传导，导致细胞肿胀和液体积聚；LT 则由 LF 和 PA 构成，主要破坏细胞的细胞骨架和信号通路，最终导致细胞死亡。这些毒素的产生和释放受到多种 PTMs 的调控，包括磷酸化、乙酰化和糖基化等。例如，AtxA 是一种重要的毒力基因调控因子，其活性受到磷酸化的影响。该蛋白的两个保守组氨酸残基在 Phosphotransferase System（PTS）调控域中被磷酸化，从而影响其功能和表达水平。

除了毒素的调控，B. anthracis 的孢子形成和萌发过程也受到 PTMs 的影响。孢子的形成是一种高度有序的细胞分化过程，涉及到大量基因的表达变化和蛋白质的修饰。某些 PTMs，如糖基化，能够促进孢子在宿主表面的附着，提高其在环境中的存活能力。此外，糖基化还能影响孢子在宿主细胞内的持久性，使其能够在不利条件下继续存活。另一方面，某些 PTMs，如乙酰化，可能对孢子的结构和功能产生负面影响，从而降低其致病性。这表明，PTMs 在 B. anthracis 的孢子形成和萌发过程中扮演着双重角色，既可以增强其存活能力，也可能在某些情况下削弱其致病性。

在宿主识别和宿主-病原体相互作用方面，PTMs 同样发挥着重要作用。B. anthracis 通过其表面蛋白与宿主细胞进行相互作用，这些蛋白的修饰状态可能影响其与宿主受体的结合能力。例如，BclA 是一种类似于胶原蛋白的表面蛋白，其糖基化状态对孢子在宿主表面的附着至关重要。糖基化修饰能够改变 BclA 的结构，使其更易与宿主细胞表面的特定受体结合，从而促进细菌的入侵和感染。此外，某些 PTMs，如羟基化，可能影响细菌表面蛋白的表达水平，进而影响其与宿主细胞的相互作用。

值得注意的是，PTMs 的作用不仅仅是增强细菌的致病性，还可能在某些情况下影响其生存能力。例如，某些 PTMs 可能通过改变细菌的代谢途径或细胞膜的结构，影响其在宿主内的生长和繁殖。此外，PTMs 还可能影响细菌的免疫逃逸能力，使其能够避免宿主免疫系统的识别和清除。这表明，PTMs 在 B. anthracis 的致病性和生存能力之间起到了桥梁作用，其作用机制需要更深入的研究。

尽管已有研究揭示了某些 PTMs 在 B. anthracis 致病性中的作用，但目前对 PTMs 的完整目录及其相互作用机制仍存在较大空白。此外，PTMs 在细菌不同生命阶段中的具体功能也尚未完全明确。例如，某些 PTMs 可能在孢子形成阶段起到关键作用，而在菌体生长阶段则可能影响其毒力表达。因此，全面理解 PTMs 在 B. anthracis 全生命周期中的作用，对于开发新的抗感染策略具有重要意义。

针对 PTMs 的研究不仅有助于揭示细菌的致病机制，还可能为抗感染治疗提供新的靶点。通过调控 PTMs 相关的酶，可以影响细菌的毒力表达，从而降低其致病能力。例如，研究发现，ΔPrkC 突变株由于缺乏关键的蛋白激酶，其孢子的链状结构变短，这可能与其毒力的降低有关。类似地，O-乙酰转移酶 PatA1 和 PatA2 的突变可能导致孢子表面蛋白的修饰发生变化，从而影响其在宿主内的存活和繁殖。这些发现表明，针对 PTMs 相关酶的干预可能成为一种有效的抗感染策略。

此外，PTMs 在细菌的适应性和抗药性方面也可能发挥重要作用。某些 PTMs 可能影响细菌的代谢途径，使其在抗生素压力下更容易适应并产生抗药性。因此，了解 PTMs 在细菌抗药性中的作用，对于开发新的抗生素和抗感染策略具有重要意义。同时，PTMs 的调控可能为开发新型疫苗和免疫疗法提供思路。例如，某些 PTMs 可能影响细菌表面蛋白的表达和结构，从而改变其与宿主免疫系统的相互作用。通过调控这些修饰，可以增强宿主对细菌的免疫反应，提高疫苗的有效性。

综上所述，PTMs 在 B. anthracis 的致病性中扮演着至关重要的角色。它们不仅影响毒素的产生和功能，还调控孢子的形成和萌发，以及细菌与宿主的相互作用。然而，目前对 PTMs 的研究仍处于初步阶段，许多关键问题尚未解决。因此，未来的研究需要更加系统地探索 PTMs 的种类、作用机制及其在细菌不同生命阶段中的具体功能。这不仅有助于加深对 B. anthracis 致病机制的理解，还可能为开发新的抗感染策略提供理论基础和技术支持。通过深入了解 PTMs 在细菌致病性中的作用，我们可以更好地应对由 B. anthracis 引起的感染，并探索更有效的治疗和预防方法。