理论教育 病菌致病力:多酚氧化酶导论

病菌致病力:多酚氧化酶导论

时间:2023-10-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于真菌导致的疾病,漆酶是重要的毒力因子。当灰霉菌的漆酶合成被葫芦素抑制后,该致病菌变成了一种弱势的或有缺陷的寄主,这表明漆酶对病原菌致病力具有重要意义。

病菌致病力:多酚氧化酶导论

对于真菌导致的疾病,漆酶是重要的毒力因子。在根部病原体禾顶囊壳中,lac2仅在植物内或存在植物匀浆时发生表达,这首次证明存在依赖宿主进行转录的真菌漆酶(Litvintseva and Henson,2002)。Litvintseva等还指出这类漆酶对植物的致病性具有特殊作用,它可以降解植物为应对真菌入侵时产生的木质素,氧化或还原植物抗毒素及其他有毒化合物。除其他生理功能,漆酶可以保护真菌病原体免遭宿主体内有毒植物抗毒素和单宁酸的危害。比如根部病原体,白腐菌多年异担子菌的攻击性与漆酶的出现相联系。荷兰榆树病的发生与致病微生物分泌的漆酶有关,但漆酶的具体作用尚不明确。

3.5.3.1 人类病原细菌

新型隐球菌是一种包在荚膜内的人类致病菌,通常感染免疫功能低下的人群,尤其是人体免疫缺陷病毒(HIV)患者,并威胁患者生命。1994年,Williamson首次将漆酶鉴定为同紧密连接细胞壁的酶,且易与宿主免疫细胞发生相互作用(Williamson,1994)。Williamson提出漆酶及其产物黑色素是新型隐球菌中重要的毒力因子。新型隐球菌内,起防御作用的巨噬细胞会产生活性氧和活性氮,真菌与此类物质发生应答,诱导了漆酶表达。从新型隐球菌内鉴定出一类Hsp70同源物Ssal,它与热休克转录因子(HSF)结合作为真菌漆酶的转录共激活因子,在攻击宿主时产生应答。Missal等人还报道了新型隐球菌漆酶的两种异构体对真菌毒力具有重要性,提出在氮化应激而非氧化应激下,独立的调控机制能控制这两种异构体的表达(Missal et al.,2005)。有直接的化学证据表明,漆酶协助催化儿茶酚胺形成真黑素聚合物,而后出现氧化的偶合二羟基吲哚。事实上,基于真菌中基因敲除菌株的研究印证了黑色素合成取决于一类单铜依赖型漆酶。由于哺乳类宿主并不产生漆酶,因此漆酶可作为潜在的药物靶标。Williamson推测在人类患者中,黑色素可能通过充当抗氧化剂或与细胞壁表面发生连接,保护新型隐球菌免受众多细胞免疫效应物的攻击。其实,新型隐球菌漆酶结构基因CNLAC1也被证实是真菌毒力因子。已有报道指出多核铜酶具有氧化亚铁离子的能力。对于染病小鼠不含黑色素的大脑,漆酶的铁氧化酶活性可将肺泡巨噬细胞吞噬体内的Fe氧化为Fe3+,并减少羟基合成,这可能也了保护新型隐球菌(Mayer and Staples,2002)。

3.5.3.2 系统型植物抗毒素

系统型植物抗毒素(phytoanticipins)是在植物组织中预先形成的抗菌化合物,区别于诱导型植物抗毒素(phytoalexin),在微生物侵染之前就已合成或衍生出来,它们为对抗微生物侵染提供了保护性屏障。漆酶是一种多酚氧化酶,尽管漆酶底物的范围尚未完全明确,但已明确漆酶可攻击多酚类和甲氧基取代酚类,但不包括酪氨酸。1988年,Bar-Nun等人提出,灰霉菌分泌的漆酶可作为解毒酶保护真菌免受有毒代谢物的伤害,还可以减少宿主内的木质化活动。

黄瓜属植物中,球形黄瓜和常见野草喷瓜含有的环三萜和葫芦素化合物能保护植物不受灰霉病菌感染。抗灰霉病能力与植物提取物可降低病原菌漆酶分泌能力相关。据Bar-Nun和Mayer所述,喷瓜内的葫芦素通过抑制漆酶蛋白形成来对抗灰霉病菌(Bar-Nun and Mayer,1989)。当灰霉菌的漆酶合成被葫芦素抑制后,该致病菌变成了一种弱势的或有缺陷的寄主,这表明漆酶对病原菌致病力具有重要意义。(www.daowen.com)

3.5.3.3 诱导型植物抗毒素

诱导型植物抗毒素是响应微生物侵染时合成的有毒化合物。某些真菌病原体可以忍受宿主产生的植物抗毒素,不过代谢植物抗毒素的能力并不能赋予真菌耐性。

不少研究集中在植物抗毒素对灰霉菌漆酶的破坏力,如灰霉菌属死体营养型植物病原菌,能够感染包括水果蔬菜和绿色组织在内的至少235种植物。真菌有能力抵抗来自植物体内结构多样的防御性化合物,包括芪类、异黄酮类、香豆素类和倍半萜烯类化合物。例如,当灰霉菌侵染葡萄树时,酚类植物抗毒素白藜芦醇出现并响应侵染,然而某种32 kDa的漆酶则能氧化并去毒化这类植物抗毒素。氧化白藜芦醇对人类健康具有危害性,那么漆酶对这种抗氧化剂的氧化活性也是有害的(Espín and Wichers,2000)。

然而,Schouten等人认为,白藜芦醇是前体杀真菌剂,经过灰霉菌漆酶作用而转变为抑菌化合物(Schouten and Wagemakers et al.,2002)。调节漆酶的形成与水平本就很复杂,如此看来,灰霉菌漆酶的作用远比初次设想的更复杂,针对以往所知的三种漆酶,也需要各自独立地研究其功能。

更一般的防御机制,如发生在许多宿主物种内的植物抗毒素的区室化和堆积减少,能够使病原菌应对多种防御性化合物,增强植物对抗多种有毒物质的能力。比如,当白藜芦醇堆积减少,引起ATP结合盒转运蛋白主动外排,而灰霉菌内由BcatrB基因编码的ATP结合盒转运蛋白能够降低白藜芦醇对真菌的毒性。

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