肠聚黏附性大肠杆菌（EAEC）的黏附机制研究：AafA蛋白的关键作用

《Infection and Immunity》：Structural basis of aggregative adherence fimbriae II interactions with sialic acid, mucin, and human intestinal cells

本研究深入剖析了肠聚黏附性大肠杆菌（EAEC）的黏附机制，揭示了AafA蛋白的结构特征如何决定其与黏蛋白、唾液酸及人肠细胞的结合，为理解EAEC致病性提供了关键线索。

　　肠聚黏附性大肠杆菌（Enteroaggregative Escherichia coli，EAEC）是一种全球范围内常见的腹泻病原菌，尤其在发展中国家与儿童生长迟缓密切相关。EAEC的黏附特性主要由聚集黏附菌毛（Aggregative Adherence Fimbriae，AAFs）介导，然而其在人体胃肠道黏膜中的具体黏附机制尚不清楚。本研究通过构建一系列AafA蛋白（AAFs的主要亚单位）的单氨基酸突变体，深入探究了AafA蛋白的结构特征如何影响其与黏蛋白、唾液酸以及人肠细胞的相互作用。

研究背景部分指出，EAEC是美国腹泻的常见原因，也是旅行者腹泻的第二大原因，并且在发展中国家广泛存在，多数儿童在两岁前至少会感染一次。EAEC感染与儿童生长迟缓密切相关，世界卫生组织（WHO）估计全球有1.49亿儿童遭受生长迟缓的困扰，这会导致终身的生长、认知能力和社会经济潜力的缺陷。EAEC的致病机制与其黏附特性密切相关，而AAFs是其黏附的关键结构，由转录激活因子AggR控制表达。EAEC菌株表达五种相关的AAFs变体（AAF/I-V），其中AAF/II由EAEC菌株042产生，且与人类志愿者的腹泻密切相关。

研究方法部分详细描述了实验所用的细菌菌株、培养条件、Western blot分析、生物膜形成定量分析、体外结合实验、对Caco-2细胞的黏附实验以及对人肠类器官的黏附实验等。研究人员利用α2-3,6,8,9神经氨酸酶（NA）处理细胞或底物，以测试唾液酸在EAEC黏附中的作用，并通过AlphaFold 2协议构建了AafA二聚体模型，以预测其结构。

实验结果表明，AafA蛋白的某些氨基酸残基对于生物膜形成、与黏蛋白的结合以及对Caco-2细胞的黏附至关重要。特别是带正电荷的残基（如R30、R34、K56和K62）的突变显著降低了EAEC的黏附能力。此外，研究人员还发现，黏附于黏蛋白的过程受到唾液酸的影响，而黏附于纤维连接蛋白（fibronectin）则不受唾液酸的影响。通过神经氨酸酶处理实验，研究人员进一步证实了唾液酸在EAEC黏附过程中的作用，并发现某些AafA突变体对唾液酸的敏感性有所差异。

在讨论部分，研究人员指出，尽管AAFs与多种细胞外基质成分（如纤维连接蛋白、层粘连蛋白和IV型胶原蛋白）的结合在许多AAFs类型中是保守的，但这些相互作用的生物学意义尚不清楚。本研究通过分析AafA蛋白的特定残基和区域对黏蛋白以及两种人肠细胞系的结合贡献，揭示了AAFs在黏附过程中可能涉及不同的区域或特征。研究人员还提出了一个假设模型，即这些不同的AAFs-受体相互作用可能在EAEC定植人体胃肠道黏膜的过程中具有时空特异性。未来的研究将进一步剖析这些相互作用，以阐明AAFs在EAEC迁移通过黏液层和定植上皮表面中的作用。

综上所述，本研究不仅深入揭示了AafA蛋白的结构特征如何决定其与黏蛋白、唾液酸及人肠细胞的结合，还为理解EAEC的致病机制提供了重要的结构基础。这些发现对于开发针对EAEC感染的预防和治疗策略具有重要意义。