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Redox Biology:谷胱甘肽的新作用细菌毒性和发病机制的调节剂

来源:生物谷 2021-06-08 10:03

近日,新加坡国立大学研究者在Redox Biology杂志上发表了题为"New roles for glutathione: Modulators of bacterial virulence and pathogenesis"的文章。低分子量硫醇含有巯基,巯基对维持细胞的抗氧化防御很重要。除了低分子量硫醇在细菌中作为氧化还原调节因子的传统作用外,谷胱甘肽(GSH)已被报道影响毒性和细菌发病机制。GSH在毒力中的作用是多种多样的,包括激活毒力基因表达和促进最佳生物膜的形成。谷胱甘肽还可以转化为硫化氢(H2S),这对某些细菌的发病机制很重要。除谷胱甘肽外,一些细菌还产生其他低分子量硫醇,如真菌硫醇和芽孢杆菌硫醇,影响细菌的毒力。在本研究中作者讨论了这些新报道的低分子量硫醇直接或间接调节细菌发病机制和通过调节宿主免疫系统的功能。

图片链接:https://doi.org/10.1016/j.redox.2021.102012

低分子量(LMW)硫醇是一种含有还原性巯基的分子,能使活性氧(ROS)、活性氮(RNS)和其他自由基解毒。低分子量硫醇参与一系列生物功能,包括抗氧化防御、细胞信号传导和真核生物免疫系统的调节。在细菌中,低分子量硫醇可以帮助适应和生存在不利条件下,如对抗氧化应激和调节发病机制。虽然低分子量硫醇的作用传统上被认为是细菌中的氧化还原调节因子,但有缓慢但稳定的报告表明低分子量硫醇可以以更直接的方式改变细菌发病机制。革兰氏阴性菌中主要的低分子量硫醇是谷胱甘肽(GSH;L-γ-谷氨酰-L-半胱氨酸-甘氨酸),浓度在毫摩尔范围内。只有少数革兰氏阳性菌,如单核增生李斯特菌和无乳链球菌产生GSH。

低分子量硫醇影响细菌适合度的氧化还原功能已经在别处进行了全面的讨论。本文就低分子量硫醇在感染过程中对细菌毒力的影响进行了综述。然而,这里描述的一些毒力功能仍然可能是间接的,因为受损的氧化还原平衡影响了细菌的适应度,因为许多研究显示了谷胱甘肽的缺乏如何影响与毒力相关的表型,但没有定义谷胱甘肽是如何机械地这样做的。作者关注的主要硫醇存在于细菌中,包括GSH,广泛存在于革兰氏阴性细菌中,mycothiol (MSH),放线菌中的主要硫醇,和bacillithiol (BSH),在许多革兰氏阳性细菌中发现。

假马利乳杆菌、单核增生乳杆菌和铜绿假单胞菌感染中GSH毒力基因的诱导

图片来源:https://doi.org/10.1016/j.redox.2021.102012

谷胱甘肽是许多细菌中维持代谢和稳态的最重要的氧化还原系统,它通过维持细菌的最佳生长和存活而在细菌致病性中发挥作用,这也许并不令人惊讶。不那么明显的是,少数细菌是如何利用谷胱甘肽作为转录因子的减少部分或变构调节因子来直接上调毒性途径的。一些细菌还可以通过细菌毒力因子的谷胱甘肽化作用来控制许多翻译后反应。此外,谷胱甘肽通过多种复杂的方式调节免疫系统,从而影响感染结果。GSH可以修饰细菌和宿主细胞中氧化还原敏感转录因子,从而影响转录变化。其中许多变化可能是通过酶和转录因子的谷胱甘肽化作用,以及能量代谢的变化,而这些变化现在才刚刚开始被探索。这些复杂的变化将影响感染在哺乳动物宿主中的进展。关于谷胱甘肽如何调节感染免疫反应的研究领域目前还处于研究阶段。作者预测,随着进一步的研究,将发现更多的例子来证明不同的细菌病原体如何利用谷胱甘肽来调节其毒性,以及宿主如何利用谷胱甘肽来调节其对这些细菌入侵的反应。(生物谷 Bioon.com)

参考文献


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