變異鏈球菌氧化應(yīng)激調(diào)控機(jī)制的研究進(jìn)展

寧佳， 胡欣， 程興群

1.天津醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)院綜合科，天津（300070）； 2.四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院老年口腔科 口腔疾病研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國(guó)家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，四川 成都（610041）

齲病發(fā)病率高，分布廣，對(duì)人類口腔和全身健康危害很大［1］。齲病發(fā)生發(fā)展與牙菌斑生物膜微生態(tài)平衡密切相關(guān)，生物膜內(nèi)菌種間競(jìng)爭(zhēng)在維持口腔微生態(tài)平衡中具有重要作用［2］?？谇皇且粋€(gè)特殊的微生態(tài)境，牙菌斑生物膜可遭遇各種環(huán)境因素刺激［3］。其中，氧化應(yīng)激（oxidative stress）是調(diào)控口腔微生物群落組成及結(jié)構(gòu)的重要因素。氧化應(yīng)激是指細(xì)胞內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)不能有效清除堆積在體內(nèi)的大量自由基，導(dǎo)致機(jī)體氧化和抗氧化系統(tǒng)失衡的狀態(tài)，并通過激活一系列信號(hào)通路調(diào)控細(xì)胞代謝和功能，參與機(jī)體多種疾病病理性改變。牙齒表面、窩溝和牙周袋等不同生境中氧分壓顯著不同，由于細(xì)菌間相互作用，牙菌斑生物膜不同層面氧分壓也明顯不同。血鏈球菌和戈登鏈球菌等牙菌斑生物膜早期定植菌在糖代謝途徑中可產(chǎn)生過氧化氫（hydrogen peroxide，H2O2），抑制競(jìng)爭(zhēng)菌生長(zhǎng)，調(diào)控eDNA 釋放，是介導(dǎo)微生物間相互作用、調(diào)節(jié)牙菌斑微生態(tài)平衡的重要因子，在齲病發(fā)病中的作用不容忽視［3］。

變異鏈球菌（Streptococcus mutans）與齲病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。變異鏈球菌適應(yīng)口腔內(nèi)復(fù)雜多變的環(huán)境刺激，促使自身定植并在生物膜中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，持續(xù)發(fā)揮毒力是其致齲的關(guān)鍵。面對(duì)進(jìn)食、刷牙等人體生理活動(dòng)變化帶來的氧化應(yīng)激，以及細(xì)菌源性H2O2的脅迫作用，變異鏈球菌通過合成還原酶等多種途徑進(jìn)行對(duì)抗。致齲環(huán)境中變異鏈球菌氧化應(yīng)激耐受性降低，外源性氧刺激可引起細(xì)菌DNA 和蛋白質(zhì)損失，抑制細(xì)菌生長(zhǎng)和毒力因子表達(dá)，削弱其在復(fù)雜生物膜中的競(jìng)爭(zhēng)能力［4］。

本文將對(duì)變異鏈球菌氧化應(yīng)激調(diào)控機(jī)制進(jìn)行綜述，包括合成還原酶、通過金屬調(diào)節(jié)蛋白調(diào)控鐵錳等金屬離子攝入、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子Spx、從胞外攝取谷胱甘肽及相關(guān)的信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)等，為深入研究變異鏈球菌在口腔微環(huán)境中的致齲機(jī)制提供新思路。

1 合成還原酶

變異鏈球菌作為兼性厭氧菌，可通過合成各種還原酶，如超氧化物歧化酶（super oxidase dismutase，SOD）、NADH 氧化酶（Nox）抵御氧應(yīng)激。超氧化物歧化酶SOD 可以促使超氧化物陰離子自由基（O2—）發(fā)生歧化反應(yīng)，使其保持在較低水平，幫助變異鏈球菌免受O2—毒害，從而在口腔有氧和無氧環(huán)境下都能良好生長(zhǎng)。研究發(fā)現(xiàn)變異鏈球菌SOD突變株生長(zhǎng)減慢，對(duì)H2O2耐受能力降低［5］。SOD基于基因水平的研究主要包含3 種類型：CuZn-SOD、FeSOD、MnSOD，其中MnSOD 數(shù)量最多。Mn-SOD 是一種含錳的金屬酶，能夠催化超氧化物自由基轉(zhuǎn)化為過氧化氫和氧氣，這種功能對(duì)于防止變異鏈球菌氧中毒非常重要［6］。

由nox 基因編碼的NADH 氧化酶Nox，是一種含黃素的氧化還原酶。變異鏈球菌通過Nox 將O2還原為水，防止形成破壞性的活性氧（reactive oxygen species，ROS）；另一方面可將NADH 氧化為NAD+（一種碳循環(huán)代謝物）。因此Nox 處于兩個(gè)調(diào)節(jié)途徑的交叉點(diǎn)，通過O2和NAD+分別調(diào)節(jié)全局轉(zhuǎn)錄因子Spx 和氧化還原調(diào)節(jié)子Rex 的活性，對(duì)氧化應(yīng)激條件下變異鏈球菌的生長(zhǎng)至關(guān)重要［7］。Poole等［8］發(fā)現(xiàn)變異鏈球菌Nox-1 與烷基過氧化氫還原酶（Alkyl hydroperoxide reductase，AhpC）同源，兩者均是以半胱氨酸為基礎(chǔ)的過氧化物酶系統(tǒng)，可將有機(jī)氫過氧化物（organic hydroperoxides）或H2O2分別催化還原為醇或H2O，在變異鏈球菌應(yīng)對(duì)體外和體內(nèi)氧化應(yīng)激壓力中發(fā)揮保護(hù)作用。但敲除這兩個(gè)酶的編碼基因并不會(huì)顯著影響變異鏈球菌的抗氧化應(yīng)激能力，說明變異鏈球菌存在其它的抗氧化系統(tǒng)用以抵抗氧化應(yīng)激。

2 調(diào)控金屬離子攝入

細(xì)菌金屬調(diào)節(jié)蛋白是維持細(xì)菌胞內(nèi)金屬離子穩(wěn)定狀態(tài)的“監(jiān)視器”，對(duì)變異鏈球菌生理活性和致病性至關(guān)重要。鐵（Fe）和錳（Mn）等金屬離子是細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)重要的輔酶因子，過多的Fe 離子在細(xì)菌中積累會(huì)發(fā)生芬頓反應(yīng)產(chǎn)生有毒的羥基自由基，導(dǎo)致細(xì)胞活性降低或死亡。與Fe 離子不同，Mn 不會(huì)促進(jìn)芬頓反應(yīng)發(fā)生，由于其是超氧化物歧化酶的輔助因子，可以將有害的羥基自由基轉(zhuǎn)化為無害的副產(chǎn)物，從而在細(xì)菌抵御氧化應(yīng)激的過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用［9］。

Dpr 是Dps 家族成員dpr 基因的編碼產(chǎn)物，是一種鐵結(jié)合蛋白。與SOD 不同的是，Dpr 不與氧和活性氧發(fā)生反應(yīng)，而是通過隔絕鐵離子，阻止鐵和H2O2相互作用產(chǎn)生有毒羥基自由基，達(dá)到抑制芬頓化學(xué)反應(yīng)，保護(hù)機(jī)體免受氧化損傷。細(xì)胞間游離鐵離子濃度的嚴(yán)格調(diào)控是細(xì)菌在有氧條件下生存的重要因素。Ganguly 等［10］研究發(fā)現(xiàn)，Dpr 通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)游離鐵離子濃度使細(xì)菌獲得耐氧性，在機(jī)體抵抗氧化應(yīng)激反應(yīng)中起主要調(diào)控作用。smu995-smu998 基因編碼鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白操縱子，在dpr 突變株中進(jìn)一步敲除smu995 基因或整個(gè)smu995-smu998 基因操縱子，可完全逆轉(zhuǎn)dpr 基因失活導(dǎo)致的氧化應(yīng)激敏感表型；敲除亞鐵離子轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)（ferrous iron transport system，F(xiàn)eoABC）編碼基因不能逆轉(zhuǎn)dpr 突變株的表型，結(jié)合smu995-smu998、feoABC 和sloABC 突變株表型，提示這3 個(gè)系統(tǒng)在鐵轉(zhuǎn)運(yùn)中可能存在相互作用，也提示變異鏈球菌可能存在額外的鐵攝入系統(tǒng)［11］。

SloR 是變異鏈球菌25 kDa 金屬調(diào)節(jié)蛋白，屬于DtxR 金屬調(diào)節(jié)劑家族。SloR 可結(jié)合于sloABC、sloR、comDE、ropA 和spaP 基因啟動(dòng)子區(qū)域，調(diào)控變異鏈球菌氧化應(yīng)激反應(yīng)。Crepps 等［11］進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，SloR 無法直接與sod 或tpx 啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合；SloR 調(diào)控sloABC 操縱子表達(dá)，促進(jìn)細(xì)菌攝入Mn2+以抵御氧脅迫；與野生株和sloC 基因突變株相比，變異鏈球菌sloR 基因突變株中sod、tpx 和sloC 基因表達(dá)上調(diào)，提示缺乏SloR 時(shí)氧化應(yīng)激對(duì)變異鏈球菌的影響更加顯著。

PerR 作為18 kDa Fur 家族的一員，編碼與過氧化物耐受相關(guān)的轉(zhuǎn)錄抑制因子，具有金屬依賴性。變異鏈球菌PerR 可感知并響應(yīng)氧化應(yīng)激，負(fù)調(diào)節(jié)dpr 基因表達(dá)，perR 基因突變株對(duì)氧化應(yīng)激耐受能力增強(qiáng)［12］。Ruxin 等發(fā)現(xiàn)變異鏈球菌暴露于H2O2時(shí)PerR 蛋白表達(dá)上調(diào)，通過直接結(jié)合于Fur 蛋白或者sloR 基因操縱子上PerR 同源序列而抑制SloR 轉(zhuǎn)錄，敲除perR 基因，變異鏈球菌對(duì)H2O2耐受能力提高，同時(shí)敲除sloR 和perR 基因，細(xì)菌tpx 和dpr 抗氧化基因顯著上調(diào)［13］。以上結(jié)果提示PerR和SloR 蛋白在變異鏈球菌氧化應(yīng)激反應(yīng)中存在相互作用，共同發(fā)揮重要調(diào)控功能。

3 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子Spx

轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子Spx 是厚壁菌應(yīng)激反應(yīng)的主要調(diào)節(jié)因子。spx 基因首次在枯草芽孢桿菌中被發(fā)現(xiàn)，隨后被發(fā)現(xiàn)普遍存在于低GC 革蘭陽(yáng)性細(xì)菌中。SpxA1 和SpxA2 是變異鏈球菌氧化應(yīng)激反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)因子，其中SpxA1 起主導(dǎo)作用。兩者主要通過激活dpr、nox、sodA 和tpx 基因等氧化應(yīng)激反應(yīng)基因的表達(dá)來參與調(diào)控細(xì)菌氧化應(yīng)激反應(yīng)［14］。變異鏈球菌spxA1 基因突變株在與產(chǎn)過氧化氫的口腔鏈球菌共培養(yǎng)生物膜中競(jìng)爭(zhēng)能力下降，在大鼠牙齒上定植能力受損，致齲毒力降低［15］。SpxA1 和SpxA2 蛋白質(zhì)序列比對(duì)顯示兩者C端存在差異，SpxA1 含有異常數(shù)量的酸性殘基。SpxA1 的轉(zhuǎn)錄受到金屬調(diào)節(jié)因子PerR 和SloR 的共同抑制，而SpxA2 的轉(zhuǎn)錄主要依賴于包膜應(yīng)力調(diào)節(jié)因子（envelope stress regulator）LiaFSR。作為L(zhǎng)iaR調(diào)控子的一部分，SpxA2 在包膜壓力條件下對(duì)變異鏈球菌的生長(zhǎng)至關(guān)重要。此外，氧化還原傳感（redox sensing）對(duì)于SpxA1 依賴的氧化應(yīng)激反應(yīng)的激活非常重要，對(duì)于SpxA2 介導(dǎo)的包膜應(yīng)激反應(yīng)是不可或缺的［16］。

4 谷胱甘肽途徑

變異鏈球菌從細(xì)胞外環(huán)境攝入谷胱甘肽（glutathione，GSH）在其抵御氧化應(yīng)激和調(diào)控相關(guān)蛋白功能中也具有重要作用。變異鏈球菌谷胱甘肽還原酶基因gor 缺陷株可以在有氧條件下生長(zhǎng)，但在2 mmol/L 二酰胺存在環(huán)境中停止生長(zhǎng)，相反野生型菌株的生長(zhǎng)不受影響，谷胱甘肽還原酶活性增加了2.2 倍；此外，野生型菌株中的谷胱甘肽還原酶活性水平在暴露于空氣后上調(diào)了3.6 倍，提示谷胱甘肽還原酶參與保護(hù)變異鏈球菌免受氧化應(yīng)激脅迫［17］。變異鏈球菌谷胱甘肽雙功能合成酶編碼基因gshAB 基因編碼具有谷氨酰半胱氨酸合成酶和谷胱甘肽合成酶功能域的蛋白質(zhì)，在變異鏈球菌氧化應(yīng)激與產(chǎn)H2O2細(xì)菌競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)揮重要作用。變異鏈球菌gshAB 基因缺陷株較野生株對(duì)H2O2更加敏感，與血鏈球菌共培養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力顯著降低。變異鏈球菌的谷胱甘肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GshT 和半胱氨酸ABC 輸入蛋白TcyBC，從細(xì)胞外攝入的谷胱甘肽在防止細(xì)菌氧化損傷和調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)功能方面是至關(guān)重要的［18］。

近期研究發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)S-谷胱甘肽化在變異鏈球菌氧應(yīng)激中發(fā)揮重要作用，這種翻譯后修飾途徑可以防止氧化應(yīng)激條件下蛋白質(zhì)半胱氨酸殘基過度氧化導(dǎo)致的蛋白水解。硫氧還蛋白樣蛋白Tlp（thioredoxin-like protein）Cys41 殘基的谷胱甘肽化在變異鏈球菌抵御氧化應(yīng)激、與血鏈球菌和戈登鏈球菌競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)揮重要作用；大鼠齲病模型發(fā)現(xiàn)S-谷胱甘肽化喪失會(huì)降低變異鏈球菌的致齲性［19］。

5 氧應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)

5.1 雙組分信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)

雙組分信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)（two-component signal transduction systems，TCS）廣泛存在于原核和真核細(xì)胞內(nèi)，主要由膜相關(guān)組氨酸蛋白激酶（histidine kinase，HK）和響應(yīng)調(diào)節(jié)蛋白（response regulator，RR）構(gòu)成。HK 感受到外界環(huán)境信號(hào)后，促使RR 磷酸化，調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)，從而應(yīng)對(duì)外界環(huán)境刺激［20］。目前已知14 個(gè)TCSs，包括ComDE、VicRK、CiaRH、LiaSR、LytST、Cid/Lrg 等，其中LytST、Cid/Lrg和VicRK 系統(tǒng)對(duì)于調(diào)控變異鏈球菌氧化應(yīng)激反應(yīng)至關(guān)重要。

LytST 包括傳感器激酶LytS 和反應(yīng)調(diào)節(jié)器LytT，參與LrgAB 蛋白表達(dá)調(diào)控。LrgAB 蛋白的表達(dá)與細(xì)菌氧化應(yīng)激耐受性和菌種間競(jìng)爭(zhēng)密切相關(guān)，變異鏈球菌lrgAB/lytST 基因缺失株在氧應(yīng)激條件下生長(zhǎng)速度顯著降低，lrgAB 基因缺失株對(duì)氧敏感，與產(chǎn)H2O2的戈登鏈球菌競(jìng)爭(zhēng)能力降低，外源性加入丙酮酸，可有效恢復(fù)細(xì)菌對(duì)氧的耐受能力［21］。Ahn 等［22］發(fā)現(xiàn)丙酮酸在變異鏈球菌生長(zhǎng)過程中作為代謝產(chǎn)物被排出菌體外，當(dāng)主要碳源耗盡時(shí)會(huì)通過LrgAB 蛋白將丙酮酸重新攝入細(xì)胞內(nèi)。這種對(duì)于丙酮酸的重復(fù)利用受到葡萄糖濃度和穩(wěn)定生長(zhǎng)期lrgAB 水平的嚴(yán)格調(diào)控，而外源性或細(xì)菌源性H2O2影響lrgAB 基因的表達(dá)。以上研究提示TCS LytST 控制LrgAB 蛋白的表達(dá)，LrgAB 蛋白調(diào)控丙酮酸攝入，丙酮酸可以作為外源性氧化應(yīng)激的緩沖劑，使細(xì)胞保持氧化還原平衡，維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。

Cid/Lrg 系統(tǒng)在變異鏈球菌響應(yīng)外界環(huán)境刺激中發(fā)揮重要調(diào)控作用。該系統(tǒng)與細(xì)菌代謝通路密切相關(guān)，在不同的生長(zhǎng)階段、不同葡萄糖濃度和氧濃度狀態(tài)下，cid 和lrg 呈現(xiàn)不同的表達(dá)模式，并受CcpA 和VicKR 雙組分信號(hào)系統(tǒng)調(diào)控［23］。氧應(yīng)激狀態(tài)下，lrgAB 基因顯著上調(diào)；cidB 突變株和lrgAB突變株在轉(zhuǎn)錄組水平上的變化具有相似性，TnSMU2 基因島、CRISPR-Cas 系統(tǒng)、ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、感受態(tài)、細(xì)菌素、葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶、蛋白質(zhì)合成、三羧酸循環(huán)、碳水化合物代謝相關(guān)的各種基因表達(dá)發(fā)生顯著變化，提示Cid/Lrg 系統(tǒng)在變異鏈球菌響應(yīng)氧應(yīng)激中發(fā)揮重要調(diào)控功能［23］。近期一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)cid 和lrg 啟動(dòng)子區(qū)域具有饑餓脅迫調(diào)節(jié)蛋白CodY 結(jié)合位點(diǎn)，凝膠遷移滯后實(shí)驗(yàn)和啟動(dòng)子報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)提示CodY 直接介導(dǎo)cid 和lrg 操縱子表達(dá)；過表達(dá)CodY 對(duì)lrgAB 表達(dá)無顯著影響，但是CodY 缺失影響lytST 基因過表達(dá)菌株中l(wèi)rgAB 表達(dá)，提示CodY 在LytST 介導(dǎo)的lrgAB 基因表達(dá)調(diào)控中扮演重要角色。此外，CodY 與CcpA 蛋白共同影響細(xì)菌對(duì)丙酮酸的攝入和利用，從而促使細(xì)菌更好的應(yīng)對(duì)外界環(huán)境變化和體內(nèi)代謝水平變化［24］。

VicRK 雙組分信號(hào)系統(tǒng)參與調(diào)控變異鏈球菌氧化應(yīng)激反應(yīng)。VicR 為細(xì)胞質(zhì)內(nèi)RR，VicK 為HK，細(xì)胞外環(huán)境刺激信號(hào)由VicK 的N 末端輸入域感受后，細(xì)胞質(zhì)信號(hào)域內(nèi)約200 個(gè)保守組氨酸殘基發(fā)生自磷酸化，磷酸基團(tuán)由VicK 傳遞給同源的VicR 上特異的天冬氨酸殘基，激活DNA 結(jié)合蛋白與相應(yīng)的靶基因結(jié)合，上調(diào)或下調(diào)基因表達(dá)產(chǎn)物［25］。敲除vicK 基因后，突變株對(duì)H2O2更加敏感。VicK 可在Mn 離子存在的條件下對(duì)非同源應(yīng)激調(diào)節(jié)反應(yīng)調(diào)節(jié)蛋白GcrR（non-cognate stress regulatory response regulator）進(jìn) 行 轉(zhuǎn) 磷 酸 化（transphosphorylate），VicR 與GcrR 共轉(zhuǎn)錄；Mn 離子參與SloR 介導(dǎo)的金屬調(diào)控作用，sloR 基因突變株中vicRK 基因顯著下調(diào)，提示VicRK 與GcrR 相互作用在細(xì)菌應(yīng)對(duì)外界氧應(yīng)激等環(huán)境壓力中具有重要作用［26］。此外，VicRK 系統(tǒng)還能通過調(diào)控基因表達(dá)，影響變異鏈球菌細(xì)胞外多糖合成、生物膜形成等重要毒力作用，對(duì)變異鏈球菌致齲性具有重要調(diào)控作用［26］。

5.2 雜合非核糖體多肽合成酶-聚酮合成酶系統(tǒng)

雜合非核糖體多肽合成酶-聚酮合成酶系統(tǒng)（hybrid nonribosomal peptide synthetase-polyketide synthasesystem，PKS-NRPS）是具有模塊結(jié)構(gòu)的多功能巨型酶，介導(dǎo)合成許多重要的微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物，如紅霉素、青霉素等。該系統(tǒng)在7 種乳酸乳球菌和25 種致齲變異鏈球菌中展現(xiàn)出相似的基因、模塊和結(jié)構(gòu)組成［27］。變異鏈球菌擁有多個(gè)NRPS-PKS 生物合成基因簇，如mub 基因簇合成mutanobactin，muc 基因簇合成mutanocyclin，muf 基因簇合成mutanofactin，參與調(diào)控細(xì)菌氧應(yīng)激、菌種間競(jìng)爭(zhēng)和生物膜形成等多項(xiàng)生理活動(dòng)［28］。

變異鏈球菌UA159 TnSmu2 基因島，又稱mub基因簇，由TetR 家族轉(zhuǎn)錄因子SMU_1349（MubR）轉(zhuǎn)錄激活。變異鏈球菌擁有其它口腔細(xì)菌中不存在的mub 基因簇，可合成mutanobactin 抵御氧刺激。mub 缺失菌株對(duì)氧和H2O2敏感，與產(chǎn)H2O2細(xì)菌共培養(yǎng)其競(jìng)爭(zhēng)能力下降，在有氧環(huán)境中的生物膜形成能力降低［29］。變異鏈球菌cidB 突變體具有粗糙型和光滑型兩種菌落形態(tài)，光滑型突變體對(duì)氧化應(yīng)激耐受能力更強(qiáng)；轉(zhuǎn)錄組測(cè)序發(fā)現(xiàn)光滑型突變體具有TnSmu2 基因島，提示該基因島存在有利于變異鏈球菌抵御氧脅迫［29］。SMU_833 的缺失導(dǎo)致細(xì)胞外DNA 依賴性細(xì)菌聚集，該突變株更容易受到氧化應(yīng)激的影響，與產(chǎn)H2O2的口腔鏈球菌共培養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)力降低；定量蛋白質(zhì)組學(xué)分析顯示，SMU_833 缺陷株會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)mutanobactin 的基因簇編碼的10 種蛋白質(zhì)顯著下調(diào)。與SMU_833 突變株相似，mutanobactin 基因簇的缺失使突變體對(duì)產(chǎn)H2O2鏈球菌的競(jìng)爭(zhēng)力降低，提示雜合NRPS-PKS 系統(tǒng)編碼的次級(jí)代謝產(chǎn)物mutanobactin 在變異鏈球菌氧應(yīng)激反應(yīng)中具有重要作用［30］。

5.3 環(huán)二腺嘌呤核苷酸信號(hào)系統(tǒng)

課題組前期研究發(fā)現(xiàn)環(huán)二腺嘌呤核苷酸（cyclic diadenosine monophosphate，c-di-AMP）也參與調(diào)控變異鏈球菌氧應(yīng)激反應(yīng)［31］。c-di-AMP 是2008 年發(fā)現(xiàn)的一種細(xì)菌第二信使分子。由ATP 或ADP 經(jīng)腺苷酸環(huán)化酶（diadenylate cyclase，CdaA）催化合成，經(jīng)磷酸二酯酶（Phosphodiesterase，PDE）分解為pApA 或AMP。c-di-AMP 參與調(diào)控細(xì)菌多項(xiàng)生理活動(dòng)，而且能夠被宿主識(shí)別并誘導(dǎo)免疫應(yīng)答，成為細(xì)菌性感染藥物和疫苗研究的新靶點(diǎn)［32］。研究發(fā)現(xiàn)c-di-AMP 通過與受體蛋白KtrA、CpaA、KdpD 等結(jié)合，調(diào)控細(xì)菌鉀離子運(yùn)輸，利于細(xì)菌適應(yīng)外界高滲或低滲環(huán)境；c-di-AMP 參與調(diào)控細(xì)菌應(yīng)答冷熱刺激、酸應(yīng)激和氧應(yīng)激能力，提示c-di-AMP 在細(xì)菌應(yīng)答環(huán)境脅迫方面具有重要調(diào)控作用［33］。在變異鏈球菌中，c-di-AMP 調(diào)控細(xì)胞壁穩(wěn)定性，通過與Cab-PA/VicR 復(fù)合體相互作用調(diào)控gtfs 表達(dá)影響細(xì)胞外多糖合成和生物膜形成，并參與調(diào)控細(xì)菌氧化應(yīng)激反應(yīng)［32］。敲除c-di-AMP 合成酶基因cdaA，突變株對(duì)氧敏感，與血鏈球菌共培養(yǎng)，其競(jìng)爭(zhēng)能力顯著減弱，加入過氧化氫酶后，競(jìng)爭(zhēng)能力得到恢復(fù)。△cdaA 全基因組測(cè)序結(jié)果顯示mub 基因簇多個(gè)基因顯著下調(diào)，與變異鏈球菌響應(yīng)氧應(yīng)激密切相關(guān)的sod、nox-1、dprA等基因表達(dá)量無明顯變化，提示c-di-AMP信號(hào)系統(tǒng)參與調(diào)控變異鏈球菌氧應(yīng)激反應(yīng)［31］。

6 小結(jié)與展望

變異鏈球菌通過合成還原酶、調(diào)控金屬離子和谷胱甘肽攝入，通過雙組分信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)、c-di-AMP 等信號(hào)系統(tǒng)調(diào)控作用等多種途徑進(jìn)行對(duì)抗。外源性氧刺激或細(xì)菌源性H2O2可抑制變異鏈球菌生長(zhǎng)、調(diào)控產(chǎn)酸和細(xì)胞外多糖合成等毒力基因表達(dá)，降低其致齲能力。對(duì)變異鏈球菌氧化應(yīng)激調(diào)控作用的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，可通過針對(duì)關(guān)鍵信號(hào)通路設(shè)計(jì)靶向小分子化合物等途徑，抑制其氧化應(yīng)激功能，削弱毒力，從而控制齲病發(fā)生發(fā)展。

【Author contributions】 Ning J wrote the article. Hu X and Cheng XQ revised the article. All authors read and approved the final manuscript as submitted.