细菌的分泌系统

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细菌的分泌系统是复杂而高效的分子机器，允许细菌运输各种物质，包括小分子、蛋白质和DNA，而无需依赖任何膜拓扑结构的改变。革兰氏阴性菌存在六型分泌系统（I~VI型），分支杆菌则有独特的VII型。这些系统并非恒定表达，而是可能由宿主受体如黏附素诱导。

革兰氏阴性菌的分泌系统分为跨单膜与跨双膜两大类。跨双膜系统（I、II、III、IV、VI型）以及跨单膜系统（V型）各有其特点。I型、P型菌毛与Curli的组装复合体具有独特的跨单膜结构，参与特定结构的组装过程。菌毛是一种在G-菌中发现的蛋白丝结构，具有更细、更短的特点，与细菌的粘附、运动、菌间沟通相关。通过chaperone–usher途径，菌毛如I型与P型菌毛以特定方式构建，而Curli则由淀粉样蛋白形成，与粘附、生物被膜和定植有关。

分泌的底物最终有三种主要去向：与细菌外膜相连、被释放到胞外自由空间或被注射到靶细胞（原核/真核）。底物运输有两类主要方式：Tat（双精氨酸）转位酶和SecYEG途径。Tat转位酶识别特定的信号序列，转运已折叠的蛋白质。SecYEG途径则可以介导共翻译转运或翻译后转运，其中信号肽在某些情况下不被切除，并作为成熟蛋白的跨膜结构的一部分。

大多数分泌系统只能运输未折叠或部分折叠的蛋白，但T2SS、T6SS和chaperone-usher系统能运输部分折叠乃至完全折叠的功能蛋白。跨双膜分泌系统依赖于专用的细胞质ATPase提供能量，ATPase通常为六聚体，与T1SS的IMC二聚体有所不同。RND泵与T1SS共享类似的三部转运结构，包括内膜组分(IMC)、周质的膜融合蛋白(MFP)和外膜的转运蛋白(TolC)。IMC和MFP通常只识别一组特定的底物，而TolC可以与多个不同的IMC-MFP复合体相关联，形成一个β-桶通道。

T3SS是一种在各种致病性革兰氏阴性菌中常见的分泌系统，其构造与细菌鞭毛有高度相似性。细菌鞭毛由鞭毛蛋白组成，是一种空心的螺旋状纤维，直径约为20~30纳米。通过中心的通道，鞭毛蛋白亚基被输送到鞭毛前端并添加，从而让鞭毛变长。除了旋转马达以外的构造，细菌鞭毛的基部之外部分没有细胞膜覆盖。T3SS具有很强的毒性倾向，其机制与药理原理尚不清楚。

T4SS是一种能介导DNA转移的分泌系统，适用于原核和真核细胞。根癌农杆菌的Ti质粒转移过程是T4SS的典型应用，该系统包括12种蛋白质，能量来源由三种ATPase提供。尽管详细机制尚不清楚，但农杆菌对此无感，而双子叶植物对酚类抗菌物质敏感，这使得农杆菌仅能侵染双子叶植物。

T6SS是一种可收缩注射系统，与噬菌体尾部、R型脓毒素、光杆状菌毒力盒和沙雷氏菌抗寄生噬菌体相关。T6SS的核心成分ClpV AAA+ ATPase负责分解收缩的TssB–TssC鞘蛋白，及时回收再利用。弗朗西斯菌属缺乏ClpV的同源物，导致其T6SS运动能力较弱。

跨单膜分泌系统中，T2SS是一个典型的例子。细菌胞质中的GspE由六聚体形成，具有ATPase活性，由GspF+M招募。内膜组分由GspC+L+M+F四种蛋白组成，其中前三者是单次跨膜的，GspF是多次跨膜的。外膜组分中的唯一蛋白GspD被称为“T2SS分泌素”，在多种系统中发现了同源物。运输的底物包括未折叠蛋白和Tat系统下的折叠蛋白，如普鲁兰酶和假菌毛结构。

T5SS是一种自体转运系统，其独特之处在于底物与分泌孔融合，主要分泌毒力因子，参与胞间粘附和生物被膜形成。乘客结构域穿过OM上的跨膜蛋白，通过乘客结构域自身的折叠过程获得能量，β桶结构依赖于Bam复合体插入膜中。乘客结构域折叠好后，与β桶通过α螺旋连接。少数乘客会留在β桶上，大多数在完成转运后被释放到胞外环境中。

Chaperone–usher途径是构建I型菌毛的机制，涉及Caperone-usher途径的构建。Curli构建系统则由功能性淀粉样蛋白类细胞外蛋白质纤维组成，通过促进生物被膜的形成和与宿主免疫系统的相互作用，保护细菌免受恶劣环境的影响。Curli蛋白在周质CsgG–CsgE笼中的截留和限制在膜上形成熵梯度，促进CsgA肽通过CsgG通道被挤出。

特殊的T7SS与结核分支杆菌的毒力相关，但在制备卡介苗的减毒牛型结核杆菌菌株中缺失。T7SS基因簇已在多种革兰氏阳性细菌中发现，包括金黄色葡萄球菌、单核细胞增多性李斯特菌、枯草芽孢杆菌。卡介苗是一种活菌苗，用于增强巨噬细胞活性、加强巨噬细胞杀灭肿瘤细胞的能力、活化T淋巴细胞和增强机体细胞免疫功能。卡介苗最早由法国科学家卡尔梅特和介朗研制成功，用于肿瘤辅助治疗、结核病预防、哮喘性支气管炎治疗、预防小儿感冒，并用于治疗膀胱原位癌和预防复发。

关于各项分泌系统的研究历史，涉及多个学科的深入探索，包括分子生物学、植物生理学和微生物学等。相关文献提供了对分泌系统结构、功能和机制的详细见解，以及其在不同细菌中的应用和生物功能。