Science：科学家探明致病菌实施快速感染策略的新机制

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近日，刊登在国际杂志Science上的一篇研究报告中，来自瑞典于默奥大学（Umea University）等结构的研究人员通过研究首次发现，细菌可以扩大疾病基因来快速引发感染。20多年前，本文的研究者们首次发现人类致病性耶尔森菌的感染策略，这种细菌会利用一种细胞壁上的特殊蛋白组装形成一种“注射器”样的结构，这种名为三型分泌系统（T3SS）的结构可以将细菌的毒性蛋白转移到宿主细胞中破坏宿主细胞的代谢。

此后，研究者们在其它细菌中也相继发现了这种三型分泌系统，而且三型分泌系统被认为是细菌引发感染的常见机制；如今科学家又发现了细菌感染和形成“毒性注射器结构”的必要蛋白产生之间的关联。

文章中，研究者分析了假结核耶尔森菌的毒力策略，该细菌可以引发急性腹泻、呕吐以及胃痛，细菌感染所需的基因位于细菌细胞核外部的环状染色体中，即毒力质粒上。研究人员利用人类细胞进行感染性试验，随后再用动物模型证实研究结果，结果表明，单个拷贝的毒性质粒并不足以诱发细菌感染，当细菌同宿主细胞接触时，其会诱发一种拷贝模式来增加毒性质粒的数量。

研究者Helen Wang表示，耶尔森菌如今已经发展出了一种聪明的策略，为了携带较多的质粒，细菌往往需要更多能量，而且这会影响细菌的代谢和生长，但细菌可以以单一拷贝的质粒为作为模板快速扩增，从而达到引发感染的水平，很多毒力质粒可以帮助细菌构建三型分泌系统，从而提高细菌感染宿主细胞的能力。

研究者发现，质粒编码基因数量的增加对于成功实施感染非常重要，本文研究中研究者就发现，质粒编码基因的基因剂量或许是细菌利用的一种快速调节策略，这对于后期深入理解细菌对抗生素的耐药性，以及细菌的致病机制提供了新的思路和希望。

（生物谷Bioon.com）


Increased plasmid copy number is essential for Yersinia T3SS function and virulence

H. Wang1,2, K. Avican1,2, A. Fahlgren1, S. F. Erttmann1,2, A. M. Nuss3, P. Dersch3, M. Fallman1,2, T. Edgren1,*,†, H. Wolf-Watz1,2,*,†

Pathogenic bacteria have evolved numerous virulence mechanisms that are essential for establishing infections. The enterobacteria Yersinia uses a Type III Secretion System (T3SS), encoded by a 70-kb, low-copy, IncFII-class virulence plasmid. Here, we report a novel virulence strategy in Y. pseudotuberculosis in which this pathogen up-regulates the plasmid copy-number during infection. We show that increased dose of plasmid-encoded genes is indispensable for virulence and substantially elevates the expression and function of the T3SS. Remarkably, we found direct, tight coupling between plasmid replication and T3SS function. This regulatory pathway provides a framework for further exploration of the environmental sensing mechanisms of pathogenic bacteria.