【摘要】：幽門螺桿菌(Helicobacter pylori)是一種螺旋狀的革蘭氏陰性菌,主要寄生于人胃粘膜中,長期感染可引發(fā)多種腸胃疾病,如胃炎等。幽門螺桿菌的致病性與其鞭毛介導的運動性以及毒力因子的釋放能力相關(guān)。因此,研究幽門螺桿菌運動及其致病性相關(guān)的大分子機器結(jié)構(gòu),可為幽門螺桿菌的防治策略提供信息。本文通過冷凍電鏡電子斷層成像技術(shù)(cryo-Electron Tomography,簡稱cryo-ET)對幽門螺桿菌進行原位結(jié)構(gòu)的研究,并結(jié)合sub-tomogram average技術(shù)對幽門螺桿菌野生株以及ΔfliG、ΔfliY、ΔfliY_N突變株的鞭毛馬達原位結(jié)構(gòu)進行了解析和比對分析。同時,還對幽門螺桿菌的類cag-IV型分泌系統(tǒng)(cag-T4SS like)結(jié)構(gòu),進行了初步的原位三維結(jié)構(gòu)解析。通過這些研究,獲得了以下結(jié)果:1、獲得幽門螺桿菌的原位結(jié)構(gòu),包括內(nèi)外雙層膜、外膜包裹的鞭毛絲狀體、趨化性受體、鞭毛馬達等結(jié)構(gòu)。2、解析了野生型幽門螺桿菌鞭毛馬達的原位三維結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)顯示幽門螺桿菌鞭毛馬達的保守結(jié)構(gòu)和分布位置,包括C環(huán)、stator、rod、MS環(huán)、P環(huán)、L環(huán)等。以及幽門螺桿菌鞭毛馬達上所特有的結(jié)構(gòu)信息,如具有明顯18次對稱性的cage結(jié)構(gòu)。3、在野生型幽門螺桿菌的原位結(jié)構(gòu)中,發(fā)現(xiàn)部分未組裝完全的鞭毛結(jié)構(gòu)。并將這些未組裝完全的鞭毛結(jié)構(gòu)與組裝完全的鞭毛結(jié)構(gòu)進行對比,提出了幽門螺桿菌的鞭毛組裝模型。4、多株突變株鞭毛馬達結(jié)構(gòu)與野生型幽門螺桿菌鞭毛馬達結(jié)構(gòu)的對比結(jié)果表明,C環(huán)和可溶性輸出裝置在幽門螺桿菌鞭毛馬達上的組裝過程受FliY的C端結(jié)構(gòu)的影響。并且從結(jié)構(gòu)層面上證明了,FliG在幽門螺桿菌鞭毛馬達早期的組裝過程中起著至關(guān)重要的作用。5、在部分ΔfliY_N幽門螺桿菌突變株的原位結(jié)構(gòu)中,發(fā)現(xiàn)類似cag-T4SS pilus的管狀結(jié)構(gòu)。6、發(fā)現(xiàn)了類似cag-T4SS的結(jié)構(gòu)密度。結(jié)合sub-tomogram average技術(shù),解析了處于未感染狀態(tài)下的幽門螺桿菌類cag-T4SS的原位三維結(jié)構(gòu)。
【圖文】：

中山大學碩士學位論文system）注入到宿主細胞中，影響細胞骨架重排、細胞增殖等過程[11]。而幽門螺桿菌分泌的 VacA，為 p33 和 p55 結(jié)構(gòu)域組成的多聚體結(jié)構(gòu)，作為陰離子選擇通道。該通道會在宿主細胞內(nèi)堆積大量的弱堿物質(zhì)，從而改變細胞的滲透壓，使胞外水分大量流入，最終引發(fā)細胞空泡化[12, 13]。此外，VacA 還可以通過影響細胞周期調(diào)控基因的表達，來破壞細胞增殖和死亡的平衡，以及誘導宿主細胞釋放 IL-8 產(chǎn)生急性炎癥[14]。據(jù)統(tǒng)計結(jié)果顯示，目前全球約有超過一半的人感染了幽門螺桿菌，其中以發(fā)展中國家較為多見[15,16]。因此，，幽門螺桿菌致病機制相關(guān)的大分子機器的結(jié)構(gòu)研究，如鞭毛及毒力蛋白釋放機器等，對公共衛(wèi)生、安全防治及其相關(guān)疾病的治療都具有重要的價值。

圖 1-2. 細菌運動方向的轉(zhuǎn)換[20]當環(huán)境中沒有化學刺激物時，細菌鞭毛逆時針旋轉(zhuǎn)，細菌向前運動，而當細菌感知到環(huán)境中的化學刺激物中，鞭毛呈順時針旋轉(zhuǎn)，使細菌改變前進方向。Figure 1-2. The transition of directional movements[20]Without chemical gradients in medium, flagellar rotated in counterclockwise direction andbacteria began to move forward. But when bacteria sensed chemical gradients of an attractant, ittumbled and changed movement direction.在幽門螺桿菌體內(nèi)存在的趨化性系統(tǒng)，讓其可以感應(yīng)到外界環(huán)境中的化學刺激，并通過體內(nèi)的信號通路產(chǎn)生級聯(lián)效應(yīng)，從而參與鞭毛旋轉(zhuǎn)方向的調(diào)控，最終使幽門螺桿菌成功穿過胃粘膜層。目前已知，幽門螺桿菌的趨化性受體信號系統(tǒng)的組成成分與大腸桿菌的類似，主要包含三種趨化性受體，分別為組氨酸蛋白激酶 CheA，CheW 偶聯(lián)蛋白和 CheY 調(diào)控蛋白。除此之外，幽門螺桿菌趨化性受體系統(tǒng)還包括其它三種特有的偶聯(lián)蛋白，三種跨膜趨化性受體蛋白以及一種可溶性的趨化性受體蛋白。其中，幽門螺桿菌趨化性受體系統(tǒng)特有的偶聯(lián)蛋白，分別
【學位授予單位】：中山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：Q93

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本文編號：2604554