革兰氏阴性菌血红素转运系统结构及功能特点

铁是大多数生物包括细菌生存的必需营养元素.对于感染宿主的致病细菌,血红素(heme/haem)可作为一种主要的铁来源.血红素转运系统在革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌中均有发现和鉴定,其转运机制在革兰氏阴性菌中有较为深入研究.革兰氏阴性菌血红素转运系统主要由分泌于细胞外的血红素载体(hemophore)、血红素受体、TonB-ExbB-ExbD复合物、ABC转运体、血红素降解蛋白和调控蛋白等结构单元组成.对参与该系统的各个蛋白结构特点以及它们之间的相互作用机制的讨论,有助于对病原菌致病机制的深入研究和抗菌新药的研发.

运动性低血色素形成中大鼠十二指肠铁吸收蛋白HCP1、DMT1及FPN1表达的动态变化

目的:研究运动性低血色素形成中大鼠十二指肠铁转运蛋白血红素转运蛋白1(heme carrier protein 1,HCP1)、二价金属离子转运体1(divalent metal transporter1,DMT1)及膜铁转运蛋白1(ferroportin1,FPN1)表达的动态变化,探讨运动性低血色素的发生机制。方法:36只雄性Wistar大鼠随机分为对照组和运动组。运动组大鼠进行为期5周、6 d/周、坡度为0、速度30 m/min的递增负荷跑台训练。前2周每天训练1次,时间从1 min开始,每次递增2 min。从第3周开始,每天训练2次。分别于运动第3、4、5周末取材,采用血细胞自动分析仪测定血红蛋白(Hb)含量;Western Blot检测十二指肠上皮细胞HCP1、DMT1及FPN1表达。结果:(1)长时间大强度运动后大鼠Hb含量逐渐降低。运动组3周末Hb与其对照组相比有下降趋势,4周和5周末显著低于其对照组(P<0.05,P<0.01)。(2)运动组大鼠3周末小肠上皮细胞HCP1、DMT1及FPN1表达均显著高于其对照组(P<0.01),4周末与其对照组相比均无显著差异(P>0.05),5周末均显著低于对照组(P<0.01)。结论:大强度运动开始阶段,机体通过增加肠铁吸收维持运动机体对铁的需求,随运动时间延长,机体肠铁吸收能力降低,这是引发运动性低血色素的重要原因之一。

革兰氏阴性菌血红素载体蛋白Hemophore的结构及作用机制

血红素作为宿主体内最丰富的铁离子来源,是致病菌营养竞争的主要目标,尤其对于血红素自身合成途径部分丧失的细菌。革兰氏阴性菌血红素转运系统由血红素载体蛋白(Hemophore)、外膜血红素受体、TonB-ExbB-ExbD复合物、ABC转运体等组成。Hemophore是存在于细菌细胞膜上或分泌到胞外环境中的一种蛋白。它能从宿主血红素结合蛋白中捕获血红素并将其传递给外膜受体。目前,在不同革兰氏阴性菌中已发现3种类型的Hemophore,分别是HasA、HxuA和HmuY型。本文将详细描述这3种Hemophore捕获血红素及与外膜受体相互作用的机制,以期为进一步研究其他细菌血红素载体蛋白的功能及作用机制奠定基础。

细菌铁离子利用系统与宿主抗感染免疫

铁离子对于绝大多数微生物及其宿主都是必需的营养物质,它是许多蛋白和酶的重要辅助因子。致病菌为了成功致病,进化出了多种机制来摄取宿主体内的铁离子,其中主要包括三价铁离子转运系统和亚铁血红素转运系统。而对于宿主而言,铁离子虽然在细胞呼吸和DNA复制等过程中扮演着重要的角色,但过多的铁离子也会产生细胞毒性。因此,宿主体内的铁离子浓度必须受到严格的调控。为限制病原菌感染,宿主先天性免疫系统进化出一系列限制自身铁离子进入微生物的机制,这一过程被称为宿主的"营养免疫"。从病原菌和宿主两个方面详细讨论病原菌是如何从宿主获取铁离子以及宿主如何防止细菌获取铁离子的分子机制,能为更好地提高宿主免疫力来阻止细菌感染和开发有效的非抗生素类药物提供理论依据。