综述：揭示肺炎支原体近缘种中不同细胞骨架运动结构的作用

这篇综述深入探讨了肺炎支原体（M. pneumoniae）及其近缘种通过独特的附着细胞器（attachment organelle）实现滑行运动（gliding motility）的分子机制。文章系统分析了细胞骨架核心结构（如终端钮terminal button、配对板paired plates和碗状复合体bowl complex）与黏附蛋白（如P1、P40/P90）的协同作用，揭示了ATP供能驱动下“捕获-牵引-释放”的滑行模型及其在呼吸道和泌尿生殖道感染中的免疫逃逸（immune evasion）意义，为靶向治疗提供了新思路。

　　

引言

无细胞壁的柔膜体纲（Mollicutes）细菌中，肺炎支原体及其近缘种（如M. genitalium、M. gallisepticum等）通过独特的附着细胞器实现滑行运动。这种运动不依赖鞭毛，而是由细胞骨架支撑的“纳米马达”驱动，与宿主细胞表面的唾液酸化寡糖（sialylated oligosaccharides）相互作用完成定向移动。

肺炎支原体簇的运动特性

系统发育分析显示，肺炎支原体簇的8个物种中7种具备滑行能力。其运动速度与附着细胞器的形态无关，但均依赖ATP供能。例如，M. mobile的“幽灵细胞”实验证实ATP是直接能量来源，而M. pneumoniae的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（PrkC）和磷酸酶（PrpC）通过调控蛋白磷酸化影响滑行频率。

附着细胞器的结构与多样性

不同物种的附着细胞器呈现显著形态差异：

• •

  M. pneumoniae：290 nm长杆状结构，包含终端钮（含P65和HMW3蛋白）、条纹状配对板（HMW1/HMW2二聚体）和碗状复合体（含P41、P200等）。

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  M. genitalium：170 nm短杆，MG312蛋白的ATP结合域（P-loop）参与运动调控。

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  M. gallisepticum：哑铃形不对称骨架，由帽状结构（MGC2）通过纤维连接大椭圆体（MGA_0306）和碗状基座。

细胞骨架蛋白的功能网络

关键蛋白形成多层次协作网络：

1. 1.

   黏附模块：P1（MPN141）与P40/P90异源二聚体构成表面“纳米毛”（nap），其构象变化（开放/闭合状态）介导受体结合。

2. 2.

   骨架支架：HMW2（216 kDa）的卷曲螺旋结构贯穿配对板，连接终端钮与碗状复合体。

3. 3.

   动力传输：P41缺失导致附着细胞器脱落，而MPN387（ATP依赖蛋白酶）突变则完全丧失滑行能力。

滑行运动与免疫逃逸的关联

滑行能力通过三种途径增强致病性：

1. 1.

   组织定植：P1黏附素与宿主纤毛上皮的α-2,3唾液酸结合，触发胞内钙信号。

2. 2.

   抗原变异：重复基因元件（RepMPs）通过同源重组改变P1/P40的表位，逃避抗体识别。

3. 3.

   细胞内化：M. genitalium通过组蛋白H2B受体侵入上皮细胞，躲避体液免疫攻击。

展望

解析细胞骨架蛋白（如HMW2的卷曲螺旋域）的三维结构将推动靶向药物设计。未来需关注滑行运动与生物膜形成、抗生素耐药性的关联，以及跨物种比较揭示的进化新机制。