细菌的程序性细胞死亡

真核生物程序性细胞死亡现象在生理病理过程中的作用和分子机制是生物学的热点领域,近年来一些研究表明,某些原核细菌也存在与真核生物相似的程序性细胞死亡现象.在面临外界严苛的生存条件时,程序性死亡是细菌维持种群生存的手段之一.除在分化过程中涉及的细胞自溶现象外,大部分细菌的程序性细胞死亡依赖于特殊的毒素/抗毒素系统(TA系统),例如研究较深入的m azEF系统.虽然目前关于细菌程序性死亡的具体调控机制和其生物学功能还存在着一定的争议,其在生物演化过程中可能的作用和地位已经引起了许多关注.

mazEF系统介导胁迫诱导细菌细胞程序性死亡

mazEF是细菌染色体上的"毒素-抗毒素系统"基因(Toxin-antitoxin system,TA系统),可介导胁迫诱导细菌细胞程序性死亡。本文介绍了mazEF系统的遗传结构特征、生理生化功能、环境胁迫激活mazEF系统介导的细菌细胞程序性死亡的机制,参与细胞死亡过程中的细胞信号和细胞因子的调控,以及关于mazEF系统介导的细菌细胞程序性死亡理论的争论,提出了进一步丰富和完善细菌细胞程序性死亡理论亟待解决的问题。

细菌毒素-抗毒素系统的研究进展

毒素-抗毒素系统(toxin-antitoxin system,TA)由两个共表达的基因组成,其中一个基因编码不稳定的抗毒素蛋白(antitoxin),另一个基因编码稳定的毒素蛋白(toxin).毒素-抗毒素系统最早发现于一些低拷贝的质粒,用来维持低拷贝质粒在菌群中的稳定存在.随后的研究表明,毒素-抗毒素系统广泛存在于细菌,包括一些致病菌的染色体上.在营养缺乏等不良生长条件下,由于基因表达的抑制和蛋白酶的降解作用,不稳定的抗毒素蛋白减少,从而产生游离的毒素蛋白,导致细菌的生长抑制和死亡.毒素-抗毒素系统的生理功能目前还存在争议,有学者认为细菌染色体上的毒素-抗毒素系统可以在不良生长状况下介导细菌的死亡,即细菌程序性细胞死亡(bacterial programmed cell death).但也有证据显示,毒素-抗毒素系统的功能更偏向于应激状态下的生理调节方面,即只起应激状态下的抑菌作用而不是杀菌作用.对细菌生长调控中毒素-抗毒素系统的作用机理进行综述,并探讨毒素-抗毒素系统研究的理论和应用价值.

喹诺酮类药物作用的生理和遗传的分子机制

氟喹诺酮类药物是目前使用最广泛的广谱抗生素,占据了全球抗生素类药物市场约18%的份额。其杀菌快速,而且具备大量的衍生物库,为药物更新换代提供了良好的基础。但这些衍生物在杀菌的速度、代谢过程中对氧需求、对蛋白合成的依赖性等方面的差异很大。从药物作用后细菌分子遗传层面的应答特征揭示各类衍生物的深层次作用机制,可以为寻找更有效的新喹诺酮类药物提供坚实基础。SOS应答、毒素-抗毒素系统,细菌程序性死亡、染色体片段化以及活性氧簇等新机制可能不同程度参与了喹诺酮类药物的杀菌过程。本文重点介绍喹诺酮作用的"二步特征"。该特征的引入有助于理解不同喹诺酮类药物的杀菌特征,也有助于开发新的喹诺酮类药物。