变形链球菌表面蛋白的结构和功能

　　【关键词】 变形链球菌； 表面蛋白； 分子结构； 龋病

　　【中图号】 R781.1　　　【文献标识码】 A

　　变形链球菌表面蛋白（surface protein antigen of S.mutans，PAc） 又称为表面蛋白 P1、AgⅠ/Ⅱ、PAg、SpaA、SA等，是一类结构和功能十分相似的蛋白质家族，是致龋变链菌 （mutans streptococcus）的重要毒力因子之一，在细菌对牙面的初始粘附中起着重 要作用。并且具有良好的免疫原性，可诱导机体的保护性免疫应答。近年来，在PAc及其类 似蛋白的遗传学方面做了大量的研究工作，对其基因和蛋白分子结构、结构与功能的关系有 了进一步的了解。

1　基因克隆和核酸序列分析

　　Okahashi等［1］克隆了PAc的编码基因pac由5169bp组成，编码1565个 氨基酸组成的PAc蛋白。Lee等［2］从变链菌全染色体基因库中筛选出包含P1基因spa P的克隆 子。Kelly等［3］发现 spaP由4683bp组成，编码1561个氨基酸的蛋白质。Sommer等 ［4］从变链菌OMZ175中克隆出编码SR蛋白的基因由4667bp组成，表达Mr 19×1 04的蛋白质。Lapolla［5］测定spaA的编码基因spaA由4684bp组成，编码1 528 个氨 基酸的蛋白，而Tokuda等［6］测定的spaA则由4689bp组成，编码1566个氨基酸的蛋 白。尽管各位学者报道的基因组成碱基数、限制性酶切位点和编码蛋白的分子量大小不一致 ，但其核苷酸和蛋白序列均有高度的同源性。

2　蛋白分子结构与功能

2.1　信号肽

　　原核和真核细胞分泌蛋白质前体的导向序列称信号肽（signal peptide）。导向序列是蛋白质前体N端的一段序列，它指导蛋白质定位到不同的亚细胞器中［6］。P1分子N端1 ～38位残 基是信号肽序列［1，3，6］，Lapolla推测信号肽序列是1～50位残基［5］。 它们具有信号肽的典型特征，即有一个带电荷区、紧接其后的疏水区和一个极性C端区域，C 末端存在信号肽酶切位点。目前，大多数学者认为信号肽序列引导蛋白质由细胞内向细胞外 转移的机制是环模式。即信号肽序列带正电荷的氨基末端与带负电荷的细胞质膜内侧结合， 然后信号肽序列的疏水 区插入疏水的膜双脂层，形成环或发夹型的结构。随着新生肽链的延伸，环向周质的面不断 扩大，信号肽断裂位点暴露于膜外侧表面而被酶切除，多肽链释入周质空间，信号肽序列 仍留在细胞质膜［7～9］。

2.2　粘附功能区［10～12 、16、17］

2．2．1　位于分子N端包含A区的序列中大多数学者提出P1分子与唾液蛋白成分粘结是N端含A区的片段介导的。证据有：①与P1分子N端序列一致，包含A区的基因工程多肽 与 唾液糖蛋白（SGPs）连接效率最高，与中间区段序列一致的基因工程多肽只有中等程度 的粘 接反应，与C端一致的多肽反应弱；②与N端一致多肽和与319～335，401～417位氨基酸序列 一致的合成肽明显抑制了P1与SGPs的粘接反应；③N端39～864位氨基酸片段与唾液成分具有 高度亲和力；④含A区多肽的麦芽糖结合蛋白——多肽复合体强烈抑制了变链菌对唾液凝集 素 （SAg）包被羟基磷灰石（HA）的粘附，这种粘附抑制作用是线性剂量依赖性的；⑤AgⅠ/Ⅱ 与唾液包被HA粘接反应被天然或重组的包含A区N端多肽抑制，而C端、中间区域以及不含A区 的N端多肽，均不影响粘附。

2．2．2　位于分子C端。目前有两位学者提出这一观点。他们的依据是：①表达P1分子N端1～612位氨基酸的变链菌变异株丧失了粘接到SAg包被HA的能力；②切去P1 C末端254 个氨基酸能有效地阻止变链菌的粘附；③抗C端Mr为74×103片段的单克隆抗体有效地 阻止了变链菌与唾液包被HA的粘附。

2．2.3　位于分子P区。以Munro和Kelly等为代表。其依据是：①816～1213氨基酸片段多 肽明显抑制了变链菌包被HA的粘附；②1005～1024，1025～1044，1085～1104，1095～1114 肽段含有粘附决定簇，这些决定簇部分暴露于分子表面，能与唾液成分或抗体接触。这些肽 段中存在多个替换点（substitutions）,决定了微生物连接受体的特异性和菌种间的特异性 反应。