病原生物學(xué)出版教材-文字教材:高級(jí)醫(yī)學(xué)微生物學(xué)(主編)第2章 毒力島

第2章  毒 力 島

20世紀(jì)80年代初，Goebel研究發(fā)現(xiàn)，泌尿道致病性大腸埃希菌（uropathogenic E.coli，UPEC)α-溶血素（α-hemolysin)基因位于一較大的染色體DNA區(qū)域上，稱之為“溶血素島”。該島僅見于UPEC菌株中，而不存在于非致病性大腸埃希菌中，并且該島還攜帶其他毒力基因（如P菌毛的編碼基因)。90年代Hacker將該島命名為“毒力島或致病島”（pathogenicityisland)，從此毒力島成為細(xì)菌致病機(jī)制研究中的一個(gè)新概念。

第一節(jié)  毒力島的概念

1997年，Hacker將毒力島定義為：一個(gè)分子量很大的（＞30kb)、載有多個(gè)毒力基因的、不穩(wěn)定的染色體DNA片段，外緣與tRNA基因和/或插入序列相連，存在于強(qiáng)毒株，在相關(guān)菌的弱毒株或無毒株中不存在或僅散在分布。

近年來，相繼在大腸埃希菌、耶爾森菌屬、幽門螺桿菌、霍亂弧菌、鼠傷寒沙門菌、志賀菌等重要致病菌中發(fā)現(xiàn)了約20多個(gè)毒力島（表2-1)。隨著研究的深入，毒力島的定義也有了較大的改變。根據(jù)最新研究資料，毒力島應(yīng)具有以下特征：

表2-1  部分病原菌的毒力島

（1)一個(gè)相對(duì)分子量較大的（20～100kb)的染色體DNA片段。

（2)含有編碼細(xì)菌毒力的基因簇，其產(chǎn)物多為分泌性蛋白和細(xì)胞表面蛋白，如溶血素、菌毛和血紅素結(jié)合因子，一些毒力島編碼輸出毒力因子的分泌系統(tǒng)（如Ⅲ型分泌系統(tǒng))、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

（3)一些毒力島的兩側(cè)常常具有同向重復(fù)序列（RS)和插入元件（IS)，但也能沒有。

（4)往往位于細(xì)菌染色體的tRNA基因位點(diǎn)內(nèi)或附近，或者位于與噬菌體整合有關(guān)的位點(diǎn)，毒力島的插入位點(diǎn)常與tRNA基因有關(guān)。

（5)毒力島DNA片段的G＋Cmol%、密碼使用與宿主菌染色體有明顯差異，有的比宿主菌G＋Cmol%明顯高，有的低，提示毒力島是通過基因的水平轉(zhuǎn)移從外界獲得的。

（6)是可移動(dòng)的遺傳成分和不穩(wěn)定的DNA區(qū)域，可發(fā)生部分或完全缺失。缺失的頻率為10^-4～10^-5。

不過，有些毒力島的某些特征也有例外，如幽門螺桿菌cag毒力島既不插入在tRNA位點(diǎn)內(nèi)或其附近，也不位于與噬菌體整合有關(guān)的位點(diǎn)。事實(shí)上，毒力島具有很大的異質(zhì)性。

一種病原菌可以有1個(gè)或幾個(gè)毒力島，如鼠傷寒沙門菌有5個(gè)毒力島。部分學(xué)者認(rèn)為，毒力島還應(yīng)包括位于噬菌體和質(zhì)粒上與毒力有關(guān)的、其G＋Cmol%和密碼使用與宿主菌明顯不同的DNA片段。

毒力島不僅賦予病原菌特殊的致病能力，介導(dǎo)感染過程的特殊階段，而且在細(xì)菌進(jìn)化過程中扮演重要角色，毒力島的獲得可能與新現(xiàn)病原菌密切相關(guān)。因此，毒力島的發(fā)現(xiàn)和研究為深入了解細(xì)菌的致病性、毒力因子和進(jìn)化提供了有效的途徑。

第二節(jié) 大腸埃希菌的毒力島

一、尿路致病型大腸埃希菌的毒力島

毒力島特征  目前，在尿路致病型大腸埃希菌（UPEC)中已發(fā)現(xiàn)5個(gè)毒力島（表2-2)。從表2-1和表2-2可見，泌尿道致病性大腸埃希菌的毒力島具有以下主要特征：

表2-2  泌尿道致病大腸埃希菌的毒力島及其特點(diǎn)

  *  斜線前為毒力島的G+Cmol%，斜線后為該毒力島所在細(xì)菌染色體的G+Cmol%

（1)大小為58～170kb；

（2)攜帶毒力基因簇，能編碼α-溶血素Ⅰ/Ⅱ、P相關(guān)菌毛（P-related fimbrial，Prf)和Ⅰ型細(xì)胞壞死因子；

（3)兩側(cè)具有同向重復(fù)序列和/或插入序列；

（4)雖然各個(gè)毒力島的細(xì)微結(jié)構(gòu)不同，但都位于染色體的tRNA位點(diǎn)內(nèi)；一些毒力島上還發(fā)現(xiàn)有R質(zhì)粒和P₄噬菌體的序列；

（5)G＋Cmol%均比宿主菌染色體的低；

（6)含有一些潛在的可移動(dòng)成分如插入序列、整合酶（intergrase)基因等，可發(fā)生缺失；

PaiⅠ和PaiⅡ的比較  如圖2-1所示，PaiⅠ和PaiⅡ的兩側(cè)分別為16bp和18bp的同向重復(fù)序列，其中一個(gè)拷貝是tRNA基因3＇端噬菌體附著位點(diǎn)的一部分，不同的是，PaiⅠ的tRNA基因?yàn)榫幋a硒代半胱氨酸tRNA的selC基因，緊鄰selC-tRNA基因3＇端為一靜息(cryptic)的整合酶基因intA；而PaiⅡ的tRNA基因則為編碼亮氨酸t(yī)RNA的leuX基因，即leuX-tRNA基因是PaiⅡ的插入位點(diǎn)，緊鄰該基因的為一靜息的P4噬菌體整合酶基因。值得注意的是，leuX-tRNA還可作為調(diào)節(jié)基因，影響其它毒力相關(guān)基因（如Ⅰ型菌毛和鞭毛的編碼基因)的表達(dá)。以上提示毒力島PaiⅡ和leuX-tRNA可能共同進(jìn)化。

UPEC毒力島可以10^-4的頻率從野生株染色體上缺失，使之成為無毒突變株。缺失的機(jī)制還不清楚，可能與IS和毒力島兩側(cè)的同向重復(fù)序列有關(guān)。

圖2-1  UPEC 536菌株的毒力島（PaiⅠ、PaiⅡ)結(jié)構(gòu)示意圖

與UPEC 563菌株毒力島相關(guān)的selC-tRNA基因和leuX-tRNA基因的3＇端分別是噬菌體R73和P4整合的附著位點(diǎn)，而與UPECJ96菌株pheV-tRNA基因和pheR-tRNA基因的3＇端則為接合轉(zhuǎn)座子整合到腸致病性大腸埃希菌染色體的靶位點(diǎn)。因此，tRNA基因的3＇端可能通常作為外源DNA整合到細(xì)菌基因組的位點(diǎn)。

UPEC 536株的PaiⅠ和PaiⅡ附近分別有靜息的噬菌體R73和P4的整合酶基因，并且G＋Cmol%比宿主菌低。因此，推測(cè)毒力島或毒力島的一部分來源于整合的前噬菌體（或其它可移動(dòng)的遺傳成分)，后者被稱為“毒力島的前體”（Paiprocursor)或“前毒力島”（pre-Pais)。

另外，毒力島上還存在與質(zhì)粒復(fù)制起始位點(diǎn)同源的序列、插入元件和“重組熱點(diǎn)（Rhs)部分，提示毒力島的外源性。

二、腸致病性大腸埃希菌和腸出血性大腸埃希菌的毒力島

腸致病性大腸埃希菌（enteropathogenic E.coli，EPEC)是引起嬰幼兒急、慢性腹瀉和成人散發(fā)腹瀉的一類重要病原菌。腸出血性大腸埃希菌（enterophemorrhagicE.coli,EHEC)O157∶H7是一種新發(fā)現(xiàn)的病原菌，不僅能引起一般性腹瀉，而且能引起出血性腸炎和溶血性尿毒綜合征。

LEE毒力島與AE損傷  EPEC和EHEC在致病過程中都能產(chǎn)生特征性的組織病理學(xué)變化—粘附和脫落損傷（attaching andeffacing lesion)，簡(jiǎn)稱AE損傷，其特征為：病菌借助菌毛粘附在宿主腸上皮細(xì)胞微絨毛上，并通過宿主細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)，激活細(xì)胞內(nèi)酪氨酸激酶，致使膜蛋白Hp90的酪氨酸磷酸化，細(xì)胞內(nèi)的肌醇磷酸和Ca²⁺濃度升高。然后，細(xì)菌緊密粘附于宿主細(xì)胞膜上，引起細(xì)胞骨架重排，在細(xì)菌粘附處形成致密的纖維樣肌動(dòng)蛋白基座。最后，上皮細(xì)胞杯狀內(nèi)陷包繞細(xì)菌，細(xì)胞的刷狀緣脫落并失去微絨毛，上皮細(xì)胞排列紊亂和功能受損，造成嚴(yán)重的腹瀉。

決定AE損傷的基因位于EPEC和EHEC染色體上一個(gè)大約35kb的區(qū)域，即LEE（locus of enterocyteeffacement)毒力島。不產(chǎn)生AE損傷的大腸埃希菌中未發(fā)現(xiàn)LEE毒力島。該島位于染色體82min位置，插入在selC-tRNA處，其G＋Cmol%為39%，明顯低于EPEC染色體DNAG＋Cmol%（51%)，其功能為編碼Ⅲ型分泌系統(tǒng)和介導(dǎo)AE損傷。與UPEC 536株的毒力島相比，LEE毒力島的兩側(cè)沒有發(fā)現(xiàn)重復(fù)序列和插入序列，這也可能是LEE較其它毒力島穩(wěn)定的原因。

EPEC LEE毒力島結(jié)構(gòu)與功能  腸致病性大腸埃希菌E2348/69菌株的LEE毒力島全長(zhǎng)35 624bp，預(yù)測(cè)共有41個(gè)開放閱讀框, 至少分三個(gè)功能區(qū)（圖2-2)：eae(E. coli attaching and effacing)基因區(qū)、esps (E. coli secretedproteins)基因區(qū)和escs(E. coli secretion)基因區(qū)，可能編碼AE病變所必需的全部蛋白，包括（圖2-3)：

圖2-3  腸致病性大腸埃希菌AE損傷示意圖

1．緊密粘附素（intimin) 是由eae 基因編碼的一種外膜蛋白，作為粘附因子介導(dǎo)細(xì)菌緊密粘附到宿主細(xì)胞上，并激活宿主細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)。

2．Esps  由esps基因編碼，目前較為清楚的有4種蛋白，即：①EspA、EspB、EspD：可通過Ⅲ型分泌系統(tǒng)直接移位于被粘附的上皮細(xì)胞中，并與EspC（LEE島外基因轉(zhuǎn)錄合成)一起，共同誘導(dǎo)宿主細(xì)胞一系列的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；②緊密素易位受體(translocatedintimin receptor，Tir)：Tir由Ⅲ型分泌系統(tǒng)分泌后經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入上皮細(xì)胞膜，插入到膜蛋白中，然后經(jīng)磷酸化后，作為intimin在宿主細(xì)胞表面的受體，它有三個(gè)結(jié)構(gòu)域：胞外結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域和胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域，其中胞外結(jié)構(gòu)域作為細(xì)菌表面的緊密素受體，胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域可誘導(dǎo)聚集的肌動(dòng)蛋白和其他細(xì)胞骨架蛋白集中而產(chǎn)生基質(zhì)。緊密素與Tir結(jié)合，進(jìn)而誘導(dǎo)不可逆的緊密粘附、肌動(dòng)蛋白粘連和AE損傷的形成。在這一過程中，宿主的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)起了重要的作用。

3．Escs  由escs基因編碼，至少包括9種蛋白，共同組成Ⅲ型分泌系統(tǒng)，將Esps等毒力因子分泌至細(xì)胞外或直接注入宿主細(xì)胞以啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。目前，Ⅲ型分泌系統(tǒng)已成為病原菌致病機(jī)制研究的熱點(diǎn)之一。在志賀菌、沙門菌、耶爾森菌屬中也發(fā)現(xiàn)類似的分泌系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn)，在腸致病性大腸埃希菌編碼Ⅲ型分泌系統(tǒng)的基因中，約1/3與耶爾森菌屬Ⅲ型分泌系統(tǒng)的編碼基因及鼠傷寒沙門菌SPI-2毒力島的ssa基因同源，提示它們有共同的來源或進(jìn)化上的密切關(guān)系。

4．CesD和CesT  分別由cesD和cesT基因編碼，為分子伴侶蛋白（chaperone)。

EHEC與EPEC LEE毒力島的比較  腸出血性大腸埃希菌O157∶H7與腸致病性大腸埃希菌E2348/6gydjdsj.org.cn9的LEE島具有相同的特征，但在細(xì)微結(jié)構(gòu)上存在差異。EHECO157∶H7菌株LEE島長(zhǎng)43 359bp，包含54個(gè)開放閱讀框，其中13個(gè)位于前噬菌體933L（可能屬于P4噬菌體家族)上，該前噬菌體未在EPEC E2348/69株的LEE島上發(fā)現(xiàn)；其余41個(gè)開放閱讀框?yàn)閮蓚�(gè)島所共有，大部分基因的同源性超過95%，少數(shù)基因則高度變異。高度變異的基因主要是eae、espB、espD、和espA等，所編碼的蛋白涉及細(xì)菌與宿主細(xì)胞相互作用，如參與宿主上皮細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、緊密粘附和AE損傷，提示毒力島上的一些高度保守的重要毒力基因因宿主菌的不同而發(fā)生變異，這有利于宿主菌更好地適應(yīng)宿主環(huán)境。

緊密粘附素介導(dǎo)細(xì)菌與宿主細(xì)胞結(jié)合，其變異可能影響大腸埃希菌在小腸的定居位點(diǎn)。用攜帶EPEC eae基因的質(zhì)�；パa(bǔ)O157∶H7突變的eae基因，結(jié)果EHEC O157∶H7的定居位點(diǎn)發(fā)生改變，反之亦然，而且更加明顯。EPEC感染宿主細(xì)胞時(shí)，Tir被轉(zhuǎn)運(yùn)至宿主細(xì)胞，經(jīng)磷酸化后，呈現(xiàn)于宿主細(xì)胞表面，作為intimin的受體，而EHECO157∶H7感染時(shí)，雖然Tir也被轉(zhuǎn)位，但并未磷酸化。以上提示EPEC 和EHEC 之間LEE毒力島上的變異有表型效應(yīng)。

另外，LEE島還可能編碼調(diào)節(jié)蛋白，并攜帶一些有趣的非編碼的遺傳成分，如LEE島右端的殘余轉(zhuǎn)座酶基因及較大的腸桿菌重復(fù)基因間共同序列（ERIC)，前者可能與LEE進(jìn)入染色體有關(guān)，后者可能影響基因的調(diào)控。盡管UPEC和EPEC所致疾病不同，但UPEC536株的PaiⅠ和EPEC E2348/69株的LEE毒力島都準(zhǔn)確插入在相同位點(diǎn)，即selC-tRNA基因處，這為tRNA基因的3＇端可能通常作為外源DNA整合到細(xì)菌基因組的位點(diǎn)這一假設(shè)提供了又一證據(jù)。

第三節(jié)  耶爾森菌屬的毒力島

耶爾森菌屬至少包括11個(gè)菌種，其中鼠疫耶氏菌、假結(jié)核耶氏菌和小腸結(jié)腸炎耶氏菌與人類致病關(guān)系較為密切。鼠疫耶氏菌是鼠疫的病原體，主要經(jīng)鼠蚤傳播，歷史上曾引起災(zāi)難性的鼠疫流行；假結(jié)核耶氏菌和小腸結(jié)腸炎耶氏菌是經(jīng)食物和水源傳播的致病菌，在人類可引起腸系膜淋巴結(jié)炎和腸炎。

同一致病菌的不同菌株對(duì)小鼠毒性不同，據(jù)此可將該屬的致病菌分為強(qiáng)毒株和弱毒株。遺傳分析表明，強(qiáng)毒株具有的小鼠毒性特征取決于一個(gè)35kb的毒力島，該島不存在于弱毒株和無毒株中，故稱之為強(qiáng)毒力島（high pathogenicity island, HPI)。序列分析顯示，鼠疫耶氏菌及假結(jié)核耶氏菌O1血清型攜帶的HPI高度保守，而小腸結(jié)腸炎耶氏菌所攜帶的HPI則有明顯差異。因此，耶爾森菌屬的HPI 可分為2類：Yen-HPI和Yps-HPI（表2-3)。

表2-3  耶爾森菌屬毒力島及其特點(diǎn)

# 斜線前為毒力島G+Cmol%，斜線后為該毒力島所在細(xì)菌染色體G+Cmol%

一、小腸結(jié)腸炎耶氏菌的HPI

小腸結(jié)腸炎耶氏菌可分為1A、1B及2～4共6個(gè)生物型，其中僅1B生物型為強(qiáng)毒株，低劑量靜脈注射可使小鼠死亡（LD₅₀＜10³cfu)，在人類可引起嚴(yán)重或致死性疾�。环�1B生物型均為弱毒株，低劑量靜脈注射不能使小鼠死亡(LD₅₀＞10⁵cfu)，在人類僅引起輕微的腸道感染。研究發(fā)現(xiàn)，YenHPI僅存在于強(qiáng)毒株1B生物型，而不存在于非1B生物型。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)  在小腸結(jié)腸炎耶氏菌Ye8081菌株中，Yen HPI全長(zhǎng)43 393bp，大致可分為2個(gè)區(qū)域（圖2-4)：

（1)功能核心區(qū)：為GC富含區(qū)，大小為30.5kb，為Yen HPI和Yps HPI所共有的部分，包括從intB到fyuA共12個(gè)基因，編碼產(chǎn)物主要參與耶爾森桿菌素的合成、調(diào)節(jié)和攝取，故稱為HPI的“功能核心區(qū)”。功能核心區(qū)的G＋Cmol%為57.5%，高于該菌染色體其它部分，提示HPI來源于一個(gè)G＋Cmol%較高的遺傳元件。

圖2-4  Yen HPI的結(jié)構(gòu)示意圖

（注：→代表ORF的位置和轉(zhuǎn)錄方向)

（2)可變區(qū)：為AT富含區(qū)，大小為12.8kb，包含4個(gè)插入序列（IS1328、IS1329、IS1400、IS1222)和另外7個(gè)開放閱讀框，功能不明，僅知其中3個(gè)插入序列編碼6種轉(zhuǎn)座酶。

功能  鐵是許多致病菌生長(zhǎng)不可缺少的微量元素，細(xì)菌從宿主體內(nèi)獲取鐵的能力是致病成功的關(guān)鍵因素之一。在人體內(nèi)，鐵主要以血紅蛋白、肌紅蛋白和轉(zhuǎn)鐵蛋白（transferrin)等形式存在，細(xì)菌不能直接利用，而體液中游離鐵的含量在10^-8以內(nèi)，明顯低于細(xì)菌正常生長(zhǎng)所必需的鐵量，因此，細(xì)菌必須啟動(dòng)一些有效的鐵攝取系統(tǒng)來獲得鐵以維持其生長(zhǎng)與繁殖。

小腸結(jié)腸炎耶氏菌強(qiáng)毒株Yen HPI攜帶與鐵攝取有關(guān)的基因簇，包括耶爾森桿菌素(yersiniabactin，Ybt)的合成基因（irps)、攝取基因(fyuA)和調(diào)節(jié)基因(ybtA)，組成耶爾森桿菌素介導(dǎo)鐵攝取系統(tǒng)，這是小鼠致死表型表達(dá)必不可少的遺傳單元。具體地說，在鐵缺乏條件下，小腸結(jié)腸炎耶氏菌強(qiáng)毒株HPI能合成低分子量的高鐵螯合物，即鐵載體Ybt，從宿主轉(zhuǎn)鐵蛋白分子上奪取鐵，然后通過外膜受體（Psn/FyuA)等，將鐵轉(zhuǎn)運(yùn)至菌體內(nèi)，供細(xì)菌生長(zhǎng)利用。

也有人提出，HPI編碼的鐵攝取系統(tǒng)有利于耶爾森菌的最適生存，并不直接與感染和損傷宿主有關(guān)，可能并非真正的毒力島。

穩(wěn)定性  Yen HPI至少存在4個(gè)重復(fù)序列（IS1328，IS1329，RS3和RS4)，它們可能與毒力島的穩(wěn)定性有關(guān)。除了島的左端15kb，特別是重復(fù)序列聚集的區(qū)域外，島的大部分是保守的。YenHPI兩端為17bp的同向重復(fù)序列DR₁₇，與天冬酰胺tRNA基因asnT-tRNA 3＇端不完全重復(fù)，與其緊鄰的為一滅活的整合酶基因intB，因閱讀框內(nèi)單個(gè)堿基突變（由GAA變成TAA)，導(dǎo)致intB過早出現(xiàn)終止密碼子而滅活，故YenHPI似乎比Yps HPI穩(wěn)定。Yen-HPI 雖可發(fā)生不完全缺失，但缺失的頻率比Yps HPI低得多。

二、鼠疫耶氏菌和假結(jié)核耶氏菌的HPI

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)  YpsHPI是存在于鼠疫耶氏菌和假結(jié)核耶氏菌O1血清型染色體上的毒力基因簇，內(nèi)含合成與攝取耶爾森桿菌素的基因及其調(diào)節(jié)基因，行使鐵攝取功能。圖2-5為Yps HPI的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2-5  Yps HPI的結(jié)構(gòu)示意圖

（注：→代表ORF的位置和轉(zhuǎn)錄方向)

Yps HPI亦由兩個(gè)區(qū)域組成，其中“功能核心區(qū)”的基因序列和排列與Yen HPI相同，而fyuA基因下游的AT富含區(qū)則與YenHPI完全不同，該區(qū)較小，只有5.6kb，僅包含1個(gè)插入元件IS100和另外幾個(gè)功能未明的編碼序列。因此，Yps HPI比Yen HPI小，約35kb，不如YenHPI 穩(wěn)定，可以10^-5的頻率發(fā)生完全缺失。與Yen HPI不同，Yps HPI可以隨意整合在3個(gè)asn-tRNA基因的任一處，而且其中的整合酶（int)基因完整，未被終止密碼子干擾。

鼠疫耶氏菌和假結(jié)核耶氏菌HPI的比較  雖然鼠疫耶氏菌和假結(jié)核耶氏菌O1血清型的HPI高度保守，但兩者存在一些差異，主要表現(xiàn)為：

（1)HPI在染色體上的定位不同：在鼠疫耶氏菌中，HPI和約為68kb的色素沉積區(qū)（pigmentationsegment)緊密連鎖，共同組成不穩(wěn)定的102kb的Pgm位點(diǎn)，假結(jié)核耶氏菌O1血清型沒有Pgm位點(diǎn)。hms基因編碼產(chǎn)物具有聚積血紅素（色素沉著)能力，提示鼠疫耶氏菌在蚤類的消化道內(nèi)聚積大量含鐵的血紅素。當(dāng)該菌通過蚤類叮咬進(jìn)入哺乳動(dòng)物體內(nèi)，自身就攜帶著大量為生長(zhǎng)所必需的鐵元素，故可在感染的早期即可大量繁殖。

（2)HPI的切除或缺失的結(jié)局不同：在鼠疫耶氏菌中，HPI不能發(fā)生精確切除，通常是經(jīng)Pgm位點(diǎn)兩側(cè)的IS100之間的同源重組而自發(fā)缺失；而在假結(jié)核耶氏菌O1血清型中，HPI可被精確切除，很可能是通過HPI兩側(cè)17bp的同向重復(fù)序列間同源重組。

在鼠疫耶氏菌HPI的一端，還發(fā)現(xiàn)了與噬菌體P4和P2蛋白相關(guān)的編碼序列，這為HPI是通過噬菌體水平轉(zhuǎn)移而獲得的假設(shè)提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。此外，有93%腸聚集型大腸埃希菌、27%侵襲型大腸埃希菌、5%腸產(chǎn)毒型大腸埃希菌和腸致病型大腸埃希菌亦攜帶了HPI毒力島，提示耶爾森菌屬與其它細(xì)菌之間可能存在高效的HPI水平轉(zhuǎn)移。事實(shí)上，毒力相關(guān)基因在不同種屬間的水平轉(zhuǎn)移已是司空見慣�？梢姡�深入探討毒力島的來源、移動(dòng)和獲得機(jī)制，將有助于了解新現(xiàn)病原菌的起源與細(xì)菌的進(jìn)化。

第四節(jié)  幽門螺桿菌的毒力島

幽門螺桿菌（H.pylori，以下簡(jiǎn)稱HP)是引起急慢性胃炎和消化性潰瘍的重要病原菌，是胃癌的危險(xiǎn)因素之一。對(duì)幽門螺桿菌Ⅰ型（cagA^＋、vacA^＋)和Ⅱ型菌株（cagA^－、vacA^＋)的遺傳學(xué)差異與致病性關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)，Ⅰ型菌株含有1個(gè)約40kb的特殊基因片段，具有毒力島的典型特征，稱之為cag毒力島，它負(fù)責(zé)編碼細(xì)胞毒素相關(guān)蛋白（cytotoxin-associatedprotein，CagA)等毒力因子。CagA是Hp表面的免疫蛋白，與胃和十二指腸疾病的進(jìn)展有關(guān)，例如，從消化性潰瘍和腸型胃癌患者中分離的Hp菌株大部分?jǐn)y帶cagA基因（cytotoxin-associatedgene A)，而從無癥狀的Hp感染者中分離的菌株則缺乏該基因。在西方國(guó)家，大約50%～70%的Hp臨床分離株攜帶該基因。因此，對(duì)cag毒力島的分析有助于了解Hp的致病機(jī)制。

一、cag毒力島的結(jié)構(gòu)

cag毒力島具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

（1)存在于致病菌株，弱毒株或無毒株中不存在或很少見。5%～10%的Hp菌株可發(fā)生cag毒力島的部分缺失。

（2)含有編碼細(xì)菌毒力的基因簇。cag毒力島由2個(gè)部分組成（圖2-6)，即上游的cagⅡ區(qū)，包含14個(gè)基因（亦有學(xué)者認(rèn)為有15個(gè)基因)；下游的cagⅠ區(qū)，包含16個(gè)基因。多數(shù)Hp菌株中的cag毒力島呈連續(xù)狀態(tài)存在，而在部分Hp菌株中，cagⅡ區(qū)和cagⅠ區(qū)被插入序列IS605隔開。

（3)cag毒力島的兩側(cè)為31bp的同向重復(fù)序列，在cagA^－菌株的染色體上也存在一個(gè)同樣的拷貝。有的Hp菌株含有IS605，它編碼與基因重排有關(guān)的轉(zhuǎn)座酶（transposase，Tnp)A和B。tnpA與大腸埃希菌tnp基因IS200核心序列明顯相似，tnpB與嗜熱細(xì)菌PS3中tnp基因同源性也甚高，提示cag毒力島的獲得或丟失可能通過由同向重復(fù)序列參與的位點(diǎn)特異性重組或普遍性重組而實(shí)現(xiàn)。

（4)cag毒力島并未插入在任何tRNA基因處，離最近的tRNA基因也相差數(shù)個(gè)kb，而是插入在染色體上的谷氨酸消旋酶(glutamatase racemase) 基因中。因此，cag毒力島可能是Hp在進(jìn)化過程中一次性獲得的。如果cag毒力島為可移動(dòng)的元件，那么這一獨(dú)特定位提示其插入機(jī)制與其它已知的毒力島不同。

（5)G＋C mol%平均為35%，低于Hp染色體DNA平均G＋C mol%（38%～45%)，提示cag毒力島可能是從外界獲得的。

圖2-6  幽門螺桿菌cag毒力島的結(jié)構(gòu)示意圖

二、cag毒力島的功能

計(jì)算機(jī)分析顯示，cag毒力島的編碼產(chǎn)物與蛋白酶、轉(zhuǎn)座酶、傳感器、透性酶、菌毛和鞭毛裝配蛋白及分泌相關(guān)蛋白存在一定的同源性。cag毒力島所攜帶的一些基因與編碼Ⅳ型分泌系統(tǒng)的基因存在同源性，提示cag毒力島編碼的蛋白主要起泵出大分子的功能，涉及細(xì)菌與宿主細(xì)胞的相互作用。

cag毒力島可能通過蛋白的分泌、轉(zhuǎn)位來干擾宿主的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，使宿主蛋白磷酸化、細(xì)胞骨架重排。研究發(fā)現(xiàn)，幽門螺桿菌通過Ⅳ型分泌系統(tǒng)，將CagA蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)至胃粘膜上皮細(xì)胞中，CagA蛋白被酪氨酸磷酸化后，可誘導(dǎo)處于酪氨酸磷酸化狀態(tài)的各種細(xì)胞蛋白的改變，這一發(fā)現(xiàn)為人們認(rèn)識(shí)Hp與宿主細(xì)胞之間相互作用提供了新的途徑。

cag毒力島編碼的外膜蛋白中至少有6種可激活核轉(zhuǎn)錄因子-κB（NF-κB)，從而增強(qiáng)炎癥細(xì)胞因子如IL-8的表達(dá)，引起嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)。在cagⅡ區(qū)，發(fā)現(xiàn)4個(gè)VirB基因和1個(gè)VirD基因的同源序列，其編碼產(chǎn)物與許多原核細(xì)胞起分泌功能的蛋白質(zhì)相似，包括Ⅳ型分泌系統(tǒng)，參與物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞外膜或在細(xì)菌表面的表達(dá)。這些基因的突變或缺失會(huì)降低Hp介導(dǎo)上皮細(xì)胞產(chǎn)生IL-8的能力。因此，該分泌系統(tǒng)可能轉(zhuǎn)運(yùn)1種或多種能刺激上皮細(xì)胞產(chǎn)生IL-8的因子。

另外，如果cag毒力島的一些基因發(fā)生突變或缺失，Hp會(huì)喪失或減低破壞上皮細(xì)胞基底層及細(xì)胞骨架的能力，同時(shí)該菌在體外生長(zhǎng)的能力亦受影響。

可見，cag毒力島所編碼的蛋白（或酶)的功能可能包括：①介導(dǎo)Hp與宿主細(xì)胞粘附；②誘導(dǎo)宿主細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；③構(gòu)成分泌系統(tǒng)，將細(xì)菌蛋白質(zhì)（或酶)轉(zhuǎn)運(yùn)至宿主細(xì)胞中。

Hp是一個(gè)極易變異的細(xì)菌，菌株之間的遺傳差異決定感染的臨床結(jié)局。具有cag毒力島的菌株與胃炎和胃癌的關(guān)系更為密切。感染攜帶cag毒力島的菌株，其臨床結(jié)局可能較為嚴(yán)重。因此，應(yīng)對(duì)cag毒力島在Hp的定居、持續(xù)感染和致病中的作用加以深入研究。

三、cag毒力島與細(xì)菌進(jìn)化

cag毒力島的獲得及隨后的染色體重排在Hp的進(jìn)化中起重要作用。cag毒力島兩端具有重復(fù)序列和插入元件，提示可能由水平轉(zhuǎn)移的方式獲得，經(jīng)基因重組，將完整的cag毒力島插入染色體的谷氨酸消旋酶基因(glr)3＇端。幽門螺桿菌獲得cag毒力島后，在該島二側(cè)31bp重復(fù)序列和插入序列IS605的參與下，進(jìn)行染色體重排，導(dǎo)致多種中間菌型的產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn)，33%Hp菌株含有一個(gè)8.1kb的質(zhì)粒，其G＋Cmol%與cag毒力島非常接近，提示Hp可能通過以質(zhì)粒為基礎(chǔ)的水平轉(zhuǎn)移獲取毒力島，并通過基因重排，推動(dòng)其進(jìn)化。

cag毒力島的獲得可促使空泡/細(xì)胞毒素vacA基因的進(jìn)化。vacA基因在Ⅰ型和Ⅱ型菌株中都存在，但在Ⅱ型菌株中可能不表達(dá)，說明vacA的表達(dá)與cagA存在緊密的聯(lián)系。含有cag毒力島的Ⅰ型菌株毒力增強(qiáng)，而缺乏cag毒力島的Ⅱ型菌株毒力減弱。有人推測(cè)，VacA的活性可能是在一個(gè)尚未發(fā)現(xiàn)的、與cag毒力島有關(guān)的另一個(gè)毒力島編碼的分泌器裝置的控制之下。

總之，深入探討cag毒力島與細(xì)菌在胃粘膜上的定居、停留和致病的關(guān)系，cag毒力島在不同人群中的流行情況，cag毒力島缺失程度與致病的關(guān)系等問題，將有助于揭示幽門螺桿菌的致病機(jī)制。

第五節(jié)  霍亂弧菌的毒力島

霍亂弧菌是引起霍亂的病原菌。根據(jù)菌體（O)抗原不同，目前可將該菌分為200多個(gè)血清群，但只有O1群古典生物型（classicalbiotype)、埃爾托生物型（EI Tor biotype)和O139群霍亂弧菌能引起霍亂暴發(fā)流行。研究表明，古典生物型、埃爾托生物型、O139群霍亂弧菌之所以能成為病原菌，原因在于這些菌株染色體基因組上攜帶CTX毒力單元，能產(chǎn)生霍亂腸毒素，并攜帶毒力島VPI（V.choleraepathogenity island)。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)  VPI毒力島大小為39.5kb，含整合酶和轉(zhuǎn)座酶基因，兩側(cè)分別為20bp的att附著位點(diǎn)，插入在10SrRNA基因（ssrA)附近，主要包含aldA基因、tagA～D基因簇、TCP基因簇和ACF基因簇（圖2-7)。VPI毒力島G＋Cmol%為35%，明顯低于細(xì)菌染色體DNA的G＋C mol%（47%～49%)。

編碼產(chǎn)物及其功能  主要編碼毒素協(xié)同調(diào)節(jié)菌毛（toxincoregulated pilus，Tcp)和輔助定居因子（accessory colonization factor，Acf)等毒力因子（表2-4)。

表2-4  霍亂弧菌毒力島上基因及其編碼產(chǎn)物

toxT位于TCP基因簇中tcpF 和tcpJ之間，編碼蛋白ToxT能調(diào)控一些基因（包括tcpA、tcpC、tcpI、ctxAB、ACF基因簇、aldA)的表達(dá)

VPI毒力島與細(xì)菌進(jìn)化  VPI毒力島可以絲狀噬菌體的形式存在，該噬菌體稱為VPIф，其基因組為單鏈DNA，在宿主細(xì)胞內(nèi)可以雙鏈的質(zhì)粒復(fù)制形式存在。TcpA亞單位可作為VPIф的衣殼蛋白。VPIф可感染無CTX毒力單元和VPI毒力島的霍亂弧菌，并整合到染色體基因組上，使之成為病原菌。研究表明，并非所有攜帶VPI毒力島的霍亂弧菌均可被誘導(dǎo)出VPIф，也不是所有不攜帶VPI毒力島的霍亂弧菌均可感染VPIф，原因不清。

霍亂弧菌染色體基因組上的CTX毒力單元，也可以質(zhì)粒形式存在，亦可形成噬菌體分泌到菌體外，該噬菌體簡(jiǎn)稱為CTXφ。CTXφ可在霍亂弧菌間水平轉(zhuǎn)移，即以VPI毒力島合成的Tcp菌毛為受體，感染無CTX毒力單元但攜帶VPI毒力島的霍亂弧菌，并通過attRS位點(diǎn)整合到受體菌的染色體上，從而形成新的霍亂產(chǎn)毒株。

1996年印度出現(xiàn)的霍亂弧菌O139菌株是一種新的流行株，攜帶兩種不同的CTXφ基因組并串聯(lián)整合在染色體上：一種是以前出現(xiàn)在埃爾托生物型菌株中的CTX^ETφ；另一種是新發(fā)現(xiàn)的CTX^Calcφ。這兩種噬菌體均能將ctxAB基因轉(zhuǎn)移到非產(chǎn)毒株中。

第六節(jié)  毒力島在細(xì)菌進(jìn)化中的意義

一、毒力島的獲得與細(xì)菌毒力的進(jìn)化

點(diǎn)突變、基因的水平轉(zhuǎn)移和基因重組是細(xì)菌進(jìn)化的主要推動(dòng)力。但點(diǎn)突變僅導(dǎo)致“緩慢”進(jìn)化，而較大基因片段的獲得與缺失則可使細(xì)菌基因迅速發(fā)生遺傳上“量的飛躍”（quantum leap)。噬菌體、質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座子和毒力島參與了這些快速進(jìn)化過程，基因轉(zhuǎn)移途徑包括裸露DNA的轉(zhuǎn)化、噬菌體轉(zhuǎn)導(dǎo)、質(zhì)粒介導(dǎo)的接合轉(zhuǎn)移等，從而產(chǎn)生新的變異菌株，如新現(xiàn)致病菌O139群霍亂弧菌、腸出血性大腸埃希菌O157∶H7等。

噬菌體、質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座子是可移動(dòng)的遺傳元件，可編碼細(xì)菌毒力因子，例如，志賀樣毒素、霍亂腸毒素、白喉毒素和肉毒毒素由噬菌體編碼；一些革蘭陰性致病菌（如福氏志賀菌、沙門菌和耶爾森菌)及革蘭陽(yáng)性菌（如破傷風(fēng)梭菌)的重要毒力因子由質(zhì)粒編碼；大腸埃希菌的耐熱腸毒素基因是轉(zhuǎn)座子的一部分。這些毒力因子隨著其載體移動(dòng)，決定著宿主菌的致病性，因此，質(zhì)粒、噬菌體或轉(zhuǎn)座子的水平轉(zhuǎn)移可能與新現(xiàn)病原菌的產(chǎn)生有關(guān)。

毒力島在細(xì)菌毒力的進(jìn)化中扮演更為重要的角色，主要證據(jù)有：①毒力島存在于眾多細(xì)菌中；②毒力島的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了DNA重組的可能性，可能在新病原菌產(chǎn)生的過程中發(fā)揮作用。例如，O139群霍亂弧菌的出現(xiàn)與獲得VPI毒力島有關(guān)，E.coliO157:H7亦獲得一個(gè)編碼Ⅲ型分泌系統(tǒng)和效應(yīng)蛋白的毒力島；③毒力島與質(zhì)粒和噬菌體關(guān)系密切，主要表現(xiàn)為：毒力島所攜帶的基因也存在于噬菌體和質(zhì)粒上（后兩者稱為前毒力島)；具有與噬菌體和質(zhì)粒相似的特征，這一現(xiàn)象在鏈霉菌中較常見，可能是染色體以外的遺傳成分共整合的反映；④某些致病菌具有較高的基因突變率和重組效率，可能為毒力島的產(chǎn)生與獲得提供條件。例如，流感嗜血桿菌和假單胞鏈球菌中，固有的遺傳潛能、高頻率的突變和重組是其產(chǎn)生新型致病菌株的前提。一些腸道致病菌包括鼠傷寒沙門菌和大腸埃希菌，指導(dǎo)DNA修復(fù)的muts基因常為缺陷型。鼠傷寒沙門菌和大腸埃希菌中存在多個(gè)毒力島亦支持這一觀點(diǎn)。

毒力島的發(fā)現(xiàn)豐富了細(xì)菌進(jìn)化理論，但毒力島的獲得能否使細(xì)菌成為致病菌，仍取決于多個(gè)因素，如毒力島基因、受體菌的狀態(tài)和被感染宿主的特征。有些基因（如霍亂腸毒素基因、LEE毒力島)的獲得足以使細(xì)菌成為致病菌。細(xì)菌毒力進(jìn)化還與宿主細(xì)胞的選擇壓力有關(guān)。

噬菌體、質(zhì)�；蚨玖�島轉(zhuǎn)移至新的宿主菌后，有二個(gè)遺傳過程最為重要，即新獲得的基因元件的穩(wěn)定性和最優(yōu)化表達(dá)。細(xì)菌獲得毒力島后，常會(huì)發(fā)生一些突變，在毒力島上可移動(dòng)的基因中出現(xiàn)終止密碼子，如Yen HPI中編碼整合酶的intB基因，因其起始密碼子后第415位堿基發(fā)生突變，由G變成T，出現(xiàn)終止密碼子TAA，從而被滅活，這可能是新現(xiàn)致病菌的遺傳穩(wěn)定過程，目的在于避免丟失新基因，使優(yōu)勢(shì)基因保守。另外，如果毒力島的特異性基因不能接受宿主菌調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)控制，那么這些基因?qū)⒉荒芮‘?dāng)表達(dá)。例如，產(chǎn)單核細(xì)胞李氏菌的毒力島雖然存在于染色體上，但因prf調(diào)節(jié)基因啟動(dòng)子區(qū)異常而不能正常表達(dá)。

有趣的是，毒力島不僅攜帶結(jié)構(gòu)基因，而且攜帶調(diào)節(jié)元件，如小腸結(jié)腸炎耶氏菌HPI的ybtA調(diào)節(jié)子和霍亂弧菌毒力島的toxT基因，這可能對(duì)建立毒力島與宿主菌調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)調(diào)作用大有裨益。

二、tRNA位點(diǎn)和毒力島的其它邊緣序列

毒力島的邊緣通常為tRNA基因位點(diǎn)、同向重復(fù)序列或插入元件，其中，同向重復(fù)序列可能作為特異性重組的靶位點(diǎn)，并促進(jìn)重排；插入元件在毒力島的切除和整合中起一定執(zhí)業(yè)獸醫(yī)的作用。

許多毒力島位于tRNA基因附近，如UPEC和EPEC的毒力島編碼完全不同的毒力因子，但都插入在selC-tRNA基因的相同堿基處，這一現(xiàn)象強(qiáng)烈提示特異性基因重組導(dǎo)致毒力島的整合。事實(shí)上，在許多細(xì)菌如大腸埃希菌、假單胞菌，甚至是真核細(xì)胞中，tRNA基因是外源DNA和噬菌體整合到染色體的靶位，許多噬菌體還攜帶tRNA基因特異性序列。此外，tRNA也參與不同基因的表達(dá), 提示該位點(diǎn)可能在毒力島和噬菌體特異基因的調(diào)節(jié)中另有作用。因此，tRNA基因可作為基因組中外源遺傳單位和調(diào)節(jié)元件的標(biāo)記。

雖然毒力島獲得的機(jī)制還不是很清楚，但許多毒力島的特征符合經(jīng)噬菌體整合酶將其整合入靶位點(diǎn)的模型。整合酶可由可移動(dòng)的DNA元件，如接合性質(zhì)�；蚴删�體所編碼。噬菌體通過位點(diǎn)特異性重組整合在其靶DNA附著位點(diǎn)。tRNA基因的3＇端通常作為附著位點(diǎn)，這一現(xiàn)象被認(rèn)為具有進(jìn)化優(yōu)勢(shì)。因?yàn)榧?xì)菌的tRNA基因不僅保守，而且過剩，其3＇端的重組仍保留了tRNA的功能。

位點(diǎn)特異性重組具有二個(gè)主要特征：①插入DNA片段的兩側(cè)為同向重復(fù)；②整合酶基因插入在tRNA基因附近。毒力島與tRNA基因的密切聯(lián)系表明：tRNA位點(diǎn)在致病菌進(jìn)化中起著關(guān)鍵作用。

三、毒力島的缺失與細(xì)菌對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性

從進(jìn)化的觀點(diǎn)來看，毒力島的獲得和缺失都是基因組可塑性或彈性（plasticity)的重要原則。有的細(xì)菌或真菌在特定條件下，為適應(yīng)新的環(huán)境并朝著更有利的生存方式發(fā)展，也可能丟失原有的毒力島。例如，在鏈霉菌中，有一大至800kb的DNA缺失，缺失部分的兩側(cè)通常為完全或不完全重復(fù)序列，后者可能在異常重組中起作用。鏈霉菌基因缺失變異株比野生株適應(yīng)環(huán)境的能力可能更強(qiáng)。

在其它細(xì)菌如枯草芽胞桿菌中，存在干擾編碼區(qū)的DNA片段的缺失。枯草桿菌基因組中42kb片段的缺失，干擾了孢子形成（spo)基因, 并使后者發(fā)生融合，產(chǎn)生具有功能和活性的孢子形成決定子，這是一個(gè)很好的“進(jìn)化性”缺失的例子。另外，鏈霉菌、福氏志賀菌和腸侵襲性大腸埃希菌中也存在染色體上質(zhì)粒的整合和切除。由此推測(cè)，致病菌毒力島或其它基因片段的位點(diǎn)特異性切除或隨后的缺失，可能在細(xì)菌適應(yīng)外界環(huán)境方面起一定的作用。某些毒力島缺失的頻率為10^-5～10^-4證實(shí)了這一點(diǎn)。

第七節(jié)  如何發(fā)現(xiàn)新的毒力島

通過分子流行病學(xué)研究鑒定致病菌的新變異株，是檢測(cè)新毒力島的基礎(chǔ)。首先采用傳統(tǒng)的流行病學(xué)原理和方法，確定研究現(xiàn)場(chǎng)和研究對(duì)象，采集標(biāo)本分離相關(guān)菌株，然后利用分子生物學(xué)原理和技術(shù)，如基因序列分析、分子進(jìn)化分析和單鏈構(gòu)象多態(tài)性，檢測(cè)和鑒定新的遺傳變異株。

依據(jù)毒力島的結(jié)構(gòu)和功能特征，識(shí)別和鑒定細(xì)菌未知毒力基因，是發(fā)現(xiàn)未知毒力島的基本方法。目前，已有很多方法用于毒力島的研究，其基本思路主要有正向和反向二種方式：

（1)正向方式：表現(xiàn)為從結(jié)構(gòu)到功能，是從比較基因組的角度出發(fā)，首先用常規(guī)方法鑒定新病原菌，然后根據(jù)其毒力特征，將其基因組與相關(guān)細(xì)菌的基因組進(jìn)行比較，找出特異的基因成分，最后分析它是否與細(xì)菌的毒力性質(zhì)相關(guān)，并證實(shí)其功能。

（2)反向方式：表現(xiàn)為從功能到結(jié)構(gòu)，是在對(duì)現(xiàn)有毒力島和其他毒力因子了解的基礎(chǔ)上，采用轉(zhuǎn)座子插入、定向缺失等技術(shù)，滅活致病菌染色體上某些基因成分，觀察細(xì)菌毒力特性的改變，找出滅活基因和毒力喪失之間的關(guān)系，利用分子生物學(xué)手段得到該段毒力相關(guān)基因，分析是否具有已知毒力島的特點(diǎn)。再依據(jù)分子Koch原則，將滅活基因恢復(fù)正常狀態(tài)，如細(xì)菌毒力同時(shí)得以恢復(fù)，則認(rèn)為這段毒力相關(guān)基因是一個(gè)毒力島。

常用的鑒定細(xì)菌未知毒力基因的的方法有條碼標(biāo)記法（signature tagging)、減法雜交(subtraction hybridization)、特征性差異分析（representationaldifference analysis)、mRNA功能分析（differential display of mRNA)、比較基因組作圖（comparativegenome mapping)、接合介導(dǎo)的DNA插入取代標(biāo)記法（conjugation- mediated direted tagged internalDNA replacement)、粘�？寺�測(cè)序（cosmid cloning combined with sample sequence)、毒力島探查法（islandprobing)等。這些新技術(shù)的應(yīng)用，已成功地發(fā)現(xiàn)了一些毒力島，如沙門菌中第2個(gè)毒力島、幽門螺桿菌的cag毒力島和牛結(jié)核分枝桿菌(Mycobacteriumbovis)的毒力島。

但是，細(xì)菌種類繁多，基因組成復(fù)雜多變，弄清細(xì)菌未知的毒力島，還缺乏一個(gè)通用易行的有效方法。這就需要我們根據(jù)毒力島本身的一些特點(diǎn)，利用已掌握的毒力島知識(shí)和分子生物學(xué)新方法，主動(dòng)地尋找未知的毒力島。

總之，毒力島的發(fā)現(xiàn)使我們對(duì)細(xì)菌的致病性和進(jìn)化方式有了新的認(rèn)識(shí)。過去，人們往往認(rèn)為細(xì)菌的毒力是單因素的，即某一毒力因子發(fā)揮決定性的作用，事實(shí)上，細(xì)菌在與宿主進(jìn)行生存競(jìng)爭(zhēng)的進(jìn)化過程中形成的毒力具有非常復(fù)雜的特點(diǎn)。毒力島普遍存在于病原菌中，并可能發(fā)生水平轉(zhuǎn)移，只需一個(gè)單一的遺傳重組的步驟就可能使一個(gè)非致病菌變成致病菌。對(duì)毒力島的深入研究，有助于加深我們對(duì)復(fù)雜微生物世界的認(rèn)識(shí)，對(duì)新現(xiàn)病原菌產(chǎn)生的基礎(chǔ)及進(jìn)化機(jī)制作出新的解釋，闡明病原菌的致病機(jī)制及其與宿主細(xì)胞的相互作用，并推測(cè)與毒力島相似的遺傳元件（如分泌島、耐藥島、代謝島)的功能，最終將為人類預(yù)防和控制感染性疾病提供理論依據(jù)。

 （張冬梅 安徽醫(yī)科大學(xué)衛(wèi)生管理學(xué)院)