４２卷２期微生物学报Ｖｏｌ４２Ｎｏ２
２００２年４月Ａ嘲●“’咐阮一ｉ：冒缸ｌ鼬妇ＡＤ同２００２
细菌的细胞程序性死亡＋
胡玮李越中。“张禹清吴斌辉
山东大学生命学院微生物技术国家重点实验室济南２５０ｌ呻）
ＰｌⅫ乒龇ｎｍｅｄＣｅⅡＤ嘲ｍｉｎＢａｃｔｅｒｉａ
（胁ｋ研ｋ蛔岬矿胁㈣６“‰切，矾鲫出喈￡艄州埘，Ｊｈ曲２５０ｌｏｏ．ｃ＾Ｅ腮ＨｕＷｅｉ“ＹｕｅｚｈｏＩｌｇ盈锄ｇＹ“ｑｉｎｇＷｕＢｉｎｈｕｉ
差羹词：细菌，细咆程序性死亡．群体分化
中圈分类号：Ｑ９弱文赫标识码：Ａ文章螭号：０Ｉ）ｏＪ一６２０９１２００２）啦．０２５５．０４
细胞凋亡（ｎｐｏｐ吣ｓ诂）也称为细胞程序性死亡（ｐｍ｛印ｍｍｅｄｃｅｕｄｅａｔ｝ｌ，ＰｃＤ），是由细胞自身的程序性自
杀机锚激话的细胞死亡现象。在多细咆真核生物中，程序性的细胞死亡是由细咆表面的死亡受体介导，
通过一系列的半胱氨酸蛋白酶（ｃ舶ｐ拈ｅｓ）作用而启动…，维系个体结构稳定、功能平衡和生长发育所必需
的基本生物学讨程。一般存在于个体的发育过程中，导致细胞功能和形态学上的改变．如蛋白质的承
解、ＤＮＡ和ＲⅣＡ的降解、细胞的收缩，以及细胞碎裂形成凋亡小体（８ｐｏｐ吣ｌｉｃｂｏｄｉｅｓ）等，计最终导致细胞
的死亡”１。在细菌中，个体的细胞或细胞群体在其生活周期中也存在着程序性死亡现象”・。这是目前
微生物学研究的一个新的着力点。
Ｉ细菌细胞的程序性死亡现象
相比于高等真棱生物．细菌细胞在自然环境中经常暴露于极端小环境的压』Ｊ之下．蛔氧化压力、热
冲击、渗透压力．ｐＨ变化、干燥和ＤＮＡ损伤物质等，因而其生命周期通常是由一个短暂的允许快速生长
的营养充足期和长时间无法生长的饥饿期组成“Ｊ。在环境压力的诱导下，细菌发生应激适应（栅ｓｓａｄａ—
ｐ佃ｄｏ骼），导致细胞的功能分化、死亡或者休眠。这一适应过程在不同的细菌类群中显示了很大的差异，
一般主要包括程序性地重新安排基因表达．蛋白质的合成和水解，棱糖体和ＲＮＡ的降解．以及细胞体积
显著减小等。
大部分的细菌在其整个生活史中仅以投有明显细胞分化或发育特征的单细胞形式生活。饥饿等不
良条件可诱导一部分细胞发生死亡，与此同时另・部分细胞则进＾抗逆的休眠状态。这类细菌的休眠
细稳在形态上与营养细胞相似，投有明显变化。这方面著名的例子如革蓝氏阴性细菌的非可堵养活细
胞（１１０ｎｃｌｌｌｔｒＬｌａｂｌｅｂｕｔｖｉｎｂｋｂ髓ｔｅ＾ａ）状态。目前已在许多不同的细菌中都发现了这一细胞状态，如埃希氏
菌（Ｂ幽．廊ｈ函），弧菌（ｍ面），沙门氏莆（＆如枷棚。），荚膜红细菌（舶。如ｋ村ｃ哪“妇础），军团菌（Ⅻｏ
ｎ础ｎ），馥球菌（肭ｂ啪淞），志贺氏菌（乩州缸），气单胞菌（如ｒｏｍｏ，心），弯曲杆菌（幽ｍ咖ｂ删盯）等”“１。
另一类细菌在其生活史中存在较为明显的细胞分化行为，能够形成更为典型的体眠细胞一一各种
‘国家自然科学基金（３９８７０呻３，３００７００８）和教育都博士点基金、骨干教师基金资助
’’联系人：１ｕ：（０５３１）８５６４２８８，Ｆ缸：（０５３１）８５６５２斟，Ｅ－～Ｉ：ｌｌｌ曲＠ｓｄｕ曲ｅｎ
作者筒介：胡玮（１９７７一），男，山东省沂南人，博士研究生．主要从事牯细菌扶级代谢与分化发育的研究收稿日期：２∞ｌ一０３一１２．謦回日期：２００１－０８・１３
微生物学报４２卷
分化的抗逆孢子，盘Ⅱ芽孢杆菌（８ｗ“‘咐）的内牛孢子发育９、链霉菌（ｓ№ｐ如ｒ吼似ｓ）的气生菌丝形成和分生
孢子分化“…以及柄杆菌（妇幽６。艘ｒ卵陀哪）形成游动孢，１”等。从营养细胞分化形成抗逆孢于的过程
中，通常包含各种细胞的死亡现象。如芽孢杆菌在形成孢子时，母细胞在释放内生孢子之前口ｆ发生主动
自藩，这是一个程序化的过程，对参与其中的各种作用囡ｆ近年来有较多研究…３。ＭｉｇＩｌｅｌｅｚＥＭ等对于
链霉菌的菌丝死亡现象进行了研究，从形态学角度对其程序化属性提供了有力的证据…。除形成休眠
孢子外，细菌还可以分化形成其它功能性细胞，如腥蓝细苗（Ａ加＾ｎ僦）形成具有专一固氯功能的异形肘川和根瘤菌（㈧ｉ啪）发育形成的类荫体“５等。
在某些“高等”的原核生物如粘细菌（ｍ＂ｏｂａｃ忙ｎａ）的生活史巾．细胞的分化发育行为是多细胞性的，
显示出更接近于真棱生物的程序性细胞死亡特缸”６…：在满足营养物匮乏、高细胞浓度和固体介质的条
件下，营养细胞在Ａｓｇ．ｃｓｇ，Ｄｓｔ和Ｅｓｔ等发育信号因子（如ｖｅｌｏｐｍｅｍａｌｓｉｇｎ址ｋｔｏｂ）的作用下向各焦点（ａｇ一
舻邵ａ６０ｎｋｕｓ）有序聚集；聚集过程中，大部分的细胞（６５％～９０％）程序性地发育白溶；聚集后的存活细
胞有序排列形成子实体。子实体的柄和孢子囊壁的营养细胞分化为不具繁殖活性的结构细胞，而ｒ实
体内部的细胞则分化为抗逆性的粘孢子。
从以上的讨论看，细菌中的细胞程序性死亡过程是普遍存在的，足一种利他性（ｄ咖ｍｄｃ）的细胞死
亡．最终为种群的其他细胞的存活和种群的延续提供条件。因此我们ｑＩ以称之为细菌的群体分化（ｐ叩・
山６衄一ｄｉ如唧－ｔｉ矾－叩）““，与真核牛物的细胞凋亡在机制特征和细胞结构变化上很相似（表１）。Ｈｏｃｈｍ蜘Ａ
曾建议将这种现象称为原凋亡（ｐ坤ａｐｏｐＩ惦ｉｓ），但该词在高等真核生物的凋亡研究中有其它含义”…，因
此．称其为细菌细胞的程序性死亡更为适宜。
表１细菌细胞的程序性死亡和真核生檑纲胞调亡现象的比较
＊摘引自文献［１８］
２细菌细胞程序性死亡的机制和功能
２．１分化细胞的程序性死亡
在细菌中，种群中部分细胞的程序性死亡是一种保存种群的机制，是细胞的群体行为，也有人将其
定义为一种超级个体（ｓｕｐｅ—ｏｒｇａｎｉｓｍ）的行为加以研究㈨。例如，腥蓝细菌或根瘤菌分化形成专一固氨
的异形胞或类菌体．它们可将产物运输给周围其它不能催化同氨反应的细胞。这一分化导致异形胞或类苗体中许多对固氨不必需的细胞功能丧失．如异形胞的光合能力或类茵体的蛋白质合成能力等。更
２期胡玮等：细菌的细胞程序性死ｆ２５７
为重要的是。这些分化过程是不可逆的，一旦非分化的腥蓝细菌获得ｒ足量的固定化氟时．异形胞死
亡；而根瘤菌的类菌体也会在衰老植物瘤体中死亡，留下存活的非分化细胞“‘州。
在粘细菌的子实体结构发育过程中发生的细胞自溶也具有相似的功能。粘细菌细胞在聚集过程中
发牛的细胞程序性白溶与粘孢子的形成紧密相关。例如牯孢子袁面１９ｋＤ的ｓ蛋白质身不具有信号从
序列，币能通过分泌释放到胞外。正是细胞的自溶释放了大量的ｓ蛋白．并在粘孢子表面完成自组装，
使得孢子可以顺利形成。子实体成熟后，包裹孢子的孢子囊壁和子囊柄主要起保护粘抱子的作用，也足
由不能发生可逆分化且无繁殖功能的细胞构成的””。
枯草芽孢杆菌（Ｂｓ出血）在生孢过ｌ犟中，母细胞的死亡足由导致母细胞自溶的信号传导途径控制
的。其中，促进生孢的ａ因子Ｋ诱导了自溶素嘶Ｉｃ和ｃＷｌＨ的合成，但在此类ＰｃＤ过程中存在的自溶素
诱导剂尚未得到完全鉴定ｎ。
２．２非分化细胞的死亡
尽管对尤明显细胞分化行为的细菌形成非可培养状态细胞的机制还不清楚，但已经得到证实的足：
在环境因素作用下，细菌通过Ｐ（＝Ｄ过程阻止缺陷细胞（如损伤的细胞等）的继续分裂和胞间的信息传递，
从Ｉｆ｜ｉ清除这些细胞；而在耐受性细胞中，ＰｃＤ机制则受到了限制．从而保证种群的存活”２．
在大肠杆菌中，ＰｃＤ机制是由一个独特的基因系统所介导的。由于该系统导致细胞对“作必要的”
遗传因子存在的依赖性，Ｙａｒ啪ｌ乩Ｙ等称其为沉溺模元（ａｄｄｉｃ６０ｎ啪ｄｕｌｅｅ）”“。该系统由两个基斟组成，
一个基因的产物是一个术稳定的抗毒素成分，另一个基因的产物是一个稳定的毒素蛋白。当细菌丢失
含有沉龋模元的质粒时，由于不稳定的抗毒素蛋白比稳定的毒素蛋白降解得更快，细胞被选择性地杀
死。宿主细胞除具有精细机制避免质粒丢失外，还可通过沉溺模元杀伤无质粒细菌，从而保证古有低拷
贝数质粒的细胞的稳定存活。该基因系统开始只在低拷贝数质粒中发现．后来在大肠杆菌染色体ｔ也
发现了它的存在ｍｏ。目前已发现的沉溺模元有两种．反义ＲＮＡ（ａＩｌｔｉｆｓｅ岫ｅＲＮＡ）沉溺模元和蛋白质优溺
模元。
（１）反义ＲＨＡ沉姑模元系统：其毒素蛋白是由一个稳定的ｍＲＨＡ翻泽产生．而抗毒紊成分则是一个
较小的不稳定的反义ＲＮＡ分子。此系统属于ｈｏｋ／舯ｋ家旗。反义ＲＮＡ能够阻止编码毒素分子的ｍＲＮＡ
的翻译；但在无质粒细胞巾，不稳定的反义ＲＮＡ被降解，使得毒素蛋白表达并最终导致细胞死亡。
（２）蛋白质沉搦模元系统：两个基因的产物均为蛋白质，主要包括：Ｆ质粒的ｃ“ＡＢ．Ｐｌ质粒的札／
枷，Ｒ１００质粒的哪Ｉ，Ｋ，Ｒ砬，Ｒｗ质粒的胛ｒＤＥ和Ｐｌ原噬菌体的Ｐ棘ｄ∞等。最近，人们又发现位于大
肠扦菌一Ａ基因上游的眦＝ＥＦ座位也可以编码引发ＰｃＤ的抗毒翥，毒索系统惜１。
２．３反应性氯
氧化压力是有氧生活所不能避免的．有氧环境也使得整个生命系统进化出适应性策略，成为细胞分
化和衰老的促进因素。真核生物和细菌的细胞程序性死亡过程中都包含反应性氧（ｒｅａｃｔｉ灿蝌ｇｅｎ），如过
氧化物等产生的氧化代谢产物，并引发部分细胞发生揭亡。多细胞真棱生物通过产生抗氧化剂如＆ｌ・２
蛋白来抑制细胞商亡。“。同样地，在Ｇ一细蒲中，营养缺乏能够激活被称为饥饿基因的甲。ｓ（ｋ￡Ｆ）基因．
它控制着加到印种蛋白质的合成，其中包括对细胞具有抗氧化保护功能的接触酶ＨＰⅡ和核酸外切酶
Ⅲ。氧化压力也可以促进细菌在营养缺乏条件Ｆ形成可培养态细胞的过程；『ｆｉｊ且，当使用过氧化物酶缺
失突变株时，这一过程更加品著。最近的研究表明，原核生物与真核生物在面临氧化压力时的表面有很
多不同．即使是处于生长期或者稳定期等不同牛长阶段的细菌细胞的反应也不尽相同”。。
３细菌细胞程序性死亡的研究前景展望
细胞的程序性死亡研究是～个令研究人员感兴趣的问题。细菌的细胞程序性死亡目的是为了在各
种极端条件下延续种群，是细菌种群的细胞群体性行为．这方面的研究热点目前主要在单细胞细菌的多细胞行为…、致病菌的耐药性汹］、生物膜（ｂｉ娟ｈｎ）的形成㈨等方面。今后，关于细胞细胞程序性死亡
２５８微生物学报４２卷
的研究在以下几个方面有可能得到新的发展：１）细菌的细胞程序性死亡对其种群生存的贡献及较为系
统的机制阐明；２）粘细菌是生活在多细胞生物边缘的类群．其细胞程序性死亡的研究有可能得到令人振
奋的结果；３）建立筛选抗耐药细菌药物的模型。抗生素的存在是形成细菌对抗生素的耐受性的重要原
因之一，其结果有可能激活致病菌的ＰｃＤ反应。困此，参与细菌Ｐ（＝Ｄ过程并且影响耐药性产生的基因
是开发根除顽抗病菌药物的有效靶位；４）细胞程序性死亡在细菌与动植物相互关系中的作用；５）细菌的
非可培养状态的详细机理和过程．仍有待于进一步的研究；６）自然条件下细菌群落形成生物膜的机制和
防治。
致谢感谢以色列１１ｅＡｖｌｖ大学Ａ一山Ｈ０ｃｈｍ皿教授和Ｈｅｂｒｏｗ大学Ｈａｎ眦Ｅ‘肾ｌｂｅ瞥Ｋｕｌｋａ教授惠赠部分
文献并讨论有关细菌细胞程序性死亡的现象和机制。
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细菌的细胞程序性死亡
作者：
作者单位：
刊名：
英文刊名：
年，卷(期)：
被引用次数：胡玮， 李越中， 张禹清， 吴斌辉山东大学生命学院微生物技术国家重点实验室,济南,250100微生物学报ACTA MICROBIOLOGICA SINICA2002，42(2)1次
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相似文献(10条)
素系统的研究进展 -军事医学科学院院刊2006,30(2)
与哺乳动物细胞相同,细菌也存在着细胞程序性死亡.本文对细菌中存在的细胞程序性死亡现象、引发细菌造成细胞程序性死亡的毒素-抗毒素系统的组成、分类、意义以及影响细胞程序性死亡的因素进行了介绍.
2.学位论文 高媛 小叶满江红共生蓝细菌的细胞程序性死亡研究 2009
细胞程序性死亡（ProgrammedCellDeath，PCD），是发生在细胞内，由基因控制的一种自觉、自杀的行为。在动物和高等植物中，已经发现多种细胞程序性死亡的途径，归纳起来，主要有凋亡（apoptosis）、坏死（necrosis）、自噬（autophagy）、自溶（autolysis）等。随着研究的深入，在某些微生物，例如大肠杆菌、假单胞菌、自生蓝细菌等也发现了类似PCD的现象。
本研究以本实验室培养的水生蕨类小叶满江红（Azollamicrophylla）为实验材料，应用荧光显微镜、透射电镜、TUNEL检测及PCD相关基因克隆测序等方法，从形态、生化和分子水平分别论证了小叶满江红中共生蓝藻PCD的发生。
在形态学上，用Hoechst33342试剂盒，在荧光显微镜下初步检测了共生蓝藻PCD的形态发生。后通过超薄切片和透射电镜观察，确实捕捉到了共生蓝藻类凋亡和类自溶的细胞形态，这为共生蓝藻PCD的发生提供了有力的证据。
在生化和分子水平上，用TUNEL检测和PCD相关基因扩增测序的方法，进一步检测了共生蓝藻的PCD现象。TUNEL检测结果表明，共生蓝藻细胞死亡过程中具有凋亡细胞最主要的特征，即DNA的片段化。后通过PCR条件优化和克隆测序，从22对引物中，筛选出Cas202、Cas203、Hcw3／43对自行设计的引物，扩增出了与Caspase和Autolysis相关的基因片段，目前已有三条序列片段上传GenBank，获得的登录号依次为：FJ541186、FJ541185、FJ541183。 依据本实验的研究，我们可以推测：PCD可能起源于低等的原核生物，并且在自生和共生蓝细菌中至少存在两种PCD途径，即类凋亡和类自溶途径。
3.学位论文 谢林清 青岛文昌鱼与斑马鱼BIRC5同源基因的研究 2006
凋亡抑制蛋白家族(IAP/BIRC)是一个广泛存在于从真菌到人的凋亡通路保守家族，不仅具有大多数基因家族进化的特点——数目上的膨胀和结构域组合模式的复杂多样化；而且在许多病毒中也存在，是病毒提高其在宿主存活率的关键性基因，在病毒与其宿主共进化的生存竞争舞台上扮演重要角色，在生物进化中是一个相当重要而活跃的基因家族。
目前对这个基因家族的进化历史还没有系统研究过，我们通过系统搜索数据库，构建基因系统发生树判断同源关系；基因定位与线性相关性的比较基因组分析，以及内外显子模式的比较三个角度的综合分析，对这个物种跨度大，结构域模式复杂多样，而且可能发生多次的病毒与宿主之间的基因交流事件的同源异形基因家族的进化历史进行了合理追溯和分辨。
BIRC5是联结细胞周期与细胞凋亡通路的关键分子，在适应性免疫，神经形成过程中起重要作用。其同源基因已经在酵母，线虫，果蝇，爪蟾，小鼠与人中鉴定，这些研究表明BIRC5可能在线虫以后的进化过程中获得了抑制细胞凋亡的功能，从而形成一个重要的细胞周期与细胞凋亡通路的联结点。我们对凋亡抑制蛋白家族的进化分析表明BIRC5在脊椎动物进化过程中经历了复制与丢失，而文昌鱼和斑马鱼正是处于这两个事件发生前的物种，因此我们选择了对BIRC5进行文昌鱼与斑马鱼的跨物种比较研究。
我们钓取了青岛文昌鱼BIRC5(Bbt-BIRC5)的cDNA全长和基因组序列，通过Southern blot检测发现Bbt-BIRC5在文昌鱼只有一个拷贝。通过RT-PCR发现Bbt-BIRC5不存在多转录本。BIRC5从文昌鱼开始具有了保守的四外显子模式以及与人survivinC端超螺旋最类似的结构，显示Bbt-BIRC5是类似于脊椎动物BIRC5的祖先基因。有趣的是，所有脊椎动物BIRC5中都存在的CDC2/CylinE的磷酸化靶位点T34PE(D)在Bbt-BIRC5中没有发现。
通过实时定量PCR，发现Bbt--BIRC5是一种胚胎性表达的基因，在成体中表达量很低。在文昌鱼囊胚的形成和晚期的神经胚发育中神经管，体节的分化和脊索的形成时期的表达量相对较高，可能在这些发育事件中具有重要作用。在文昌鱼成体的的卵巢中表达量最高，在精巢，肝盲囊和消化道中的表达量也相对较高，分别是成体全鱼的13，10．和5倍多，可能在精子，卵子形成过程和以及文昌鱼肝盲囊，消化道器官的功能中起作用。金黄色葡萄球菌感染青岛文昌鱼，取不同感染时期的鱼提取全鱼总RNA并检测Bbt-BIRC5的表达，发现Bbt-BIRC5在感染18天到48天的鱼中有轻微的上调，在57天和60天的感染鱼中则几乎没有表达。为了更加清晰的了解Bbt-BIRC5在组织水平的表达量差异，对感染与对照鱼进行成体切片原位杂交发现Bbt-BIRC5可能在感染鱼的消化道表达量有上调BIRC5在斑马鱼中有两个旁系同源基因Dra-BIRC5a／b，对这两个基因进行克隆，通过测序验证了Dra-BIRC5a／b的存在。用杀鲑气单胞菌感染斑马鱼14天后，利用实时定量PCR方法检测Dra-BIRC5a／b的组织表达谱。结果显示Dra-BIRC5a／b组织表达模式既有相似的地方，也存在着很明显的差异：在正常鱼中，Dra-BIRC5a和Dra-BIRC5b有着相似的表达模式，都在脾脏中表达量最高，不同是Dra-BIRC5b在卵巢中的表达量比Dra-BIRC5a要高许多。在感染后，这两个基因也具有相似的变化模式：在脾脏的急剧上调和在肝脏的大幅下调，不同之处是Dra-BIRC5b在感染后的卵巢组织表达量有明显的下调。Dra-BIRC5a和Dra-BIRC5b表达上调与免疫刺激的相关性提示它们在斑马鱼免疫中可能起作用。表达谱的相似与差异提示这两个旁系同源基因在功能上可能即继承了其祖先基因的特征，在一定程度上也存在着功能上的分化。
根据研究结果，我们认为BIRC5是一个在生物进化上相当重要、活跃的基因，在脊椎动物的进化的过程中，经历了基因的分化与丢失，和基因结构到基因功能等多方面的重大变化。对类似祖先基因的Bbt-BIRC5和复制后的分化基因Dra-BIRC5a和Dra-BIRC5b的比较研究有助于理解BIRC5的功能进化，为发育机制的进化和适应性免疫中的细胞特异性扩增分子机制的起源进化提供新的视角。
4.期刊论文 张婉熠. 夏鸿杰. 王文娟. 杜宗军. ZHANG Wan-yi. XIA Hong-jie. WANG Wen-juan. DU Zong-jun 一株海洋细菌的鉴定及其细胞死亡的研究 -湖北农业科学2009,48(8)
对从浒苔表面分离得到的1株海洋细菌--HT5进行了系统分类鍪定和细胞死亡的初步研究.根据形态学特征、培养特性和生理生化特征及16S rDNA序列同源性将HT5鉴定为Flammeovirga sp..通过生长曲线、菌体的形态变化、存活时间与温度的关系等描述了HT5在培养中茵体细胞的死亡特性,并初步推测这一特性与细菌的细胞程序性死亡有关.
5.学位论文 赵庆安 大肠杆菌YcjW蛋白在药物杀菌过程中的作用 2009
为了探讨细菌应激反应系统成为能够增强抗生素灭菌能力的小分子化合物作用靶目标的可能性，我们从一个大肠杆菌突变菌库中筛选得到了一株ycjW基因的插入突变株，此突变株对药物nalidixic acid的致死效应超敏感。这种对药物超敏感的缺陷型性状可以通过P1噬菌体转导到其它大肠杆菌中，表明Tn5的插入导致了这种缺陷。将带有野生型ycjW基因的质粒转到相应突变株中表现出互补进一步证明ycjW基因的突变确实导致了细菌对药物超敏感。
在测定nalidixic acid和ciprofloxacin的杀菌效应实验中我们发现YcjW蛋白仅仅在氯霉素敏感途径中起到对大肠杆菌的保护作用。ycjW基因突变株不仅对nalidixic acid超敏感，还对其它不良外界条件如UV和H2O2超敏感。通过分析YcjW与其它细胞途径的关系，我们发现ycjW基因产物可能作用于或通过SOS途径起作用，但它与ChpAIK所导致的细胞程序性死亡属于不同的途径。实时定量PCR测定表明细菌在nalidixic acid处理后ycjW基因的表达上升了，说明其在细菌对药物的应激反应中起作用。生物信息学分析表明ycjW基因的产物可能是与DNA结合的调控蛋白，因此我们表达和纯化了YcjW蛋白并制备了其多克隆抗体，随后通过染色质免疫共沉淀(ChIP)实验捕捉到了YcjW蛋白所结合的DNA序列，目前对此序列的分析正在进行之中。
以上的研究结果表明大肠杆菌ycjW基因在不利的生活环境中对细菌具有保护作用，也暗示了细菌应激反应系统有可能成为提高抗生素效应的作用靶目标。此研究工作为找到新的基因作为靶目标以提高抗生素的作用效果提供了契机。
6.期刊论文 问题解答 -中华检验医学杂志2001,24(3)
问：超高倍镜下形态学检查可确定淋病奈瑟菌吗?
答：不能。确定淋病奈瑟菌的“金标准”是细菌培养。取材合格的尿(阴)道分泌物的直接涂片革兰染色，在油镜下如见到多量脓细胞，其胞浆内有多量革兰阴性肾性双球菌，也只能报告“查到细胞内革兰阴性肾形双球菌”而不能报告淋病奈瑟菌，虽然直接涂片革兰染色对男性急性淋病的诊断可靠性达80%，但对女性的可靠性不足60%，由于阴道中细菌种类繁多，已有许多文献报道单由形态学检查导致的误诊。不染色下的超高倍显微镜，只能放大物象，无助于细菌的鉴别与鉴定。
(王金良)
(收稿日期：2000-12-12) 问：什么是“细胞凋亡”?
(Programmed Cell Death, PCD)的过程。细胞凋亡是细胞生命的基本特征之一，在机体生理状态下参与调节体内正常细胞的更新和异常细胞的清除，而在病理状态下异常的凋亡又与肿瘤等多系统疾病的发生发展密切相关。
(秦雪)
7.学位论文 刘琼光 水稻基腐病菌侵染激发水稻活性氧代谢及其致病毒素研究 2007
本文以水稻和基腐病菌互作系统为材料，探索了抗病和感病品种在病原菌侵染之后植株体内活性氧代谢变化；研究了水稻基腐病菌的侵染特点，首次发现水稻基腐病菌能产生毒素，并对毒素的分离纯化、生物活性和在致病性中的重要作用进行了较系统地研究；同时对毒素的遗传特性及其突变体的基因突变位点进行了初步分析。
通过病菌侵染水稻的研究表明，水稻基腐病菌可以从水稻不同生育期侵入，其中前期侵入，造成种子不发芽，出苗率降低，并明显抑制水稻根的生长。对未显症状的水稻中分离病菌的结果表明，基腐病菌具有潜伏侵染现象。
接种病菌后，抗基腐病水稻品种128和感病品种特籼13的活性氧与基腐病抗性有关。在接种后12h，O和HO均增加，且在24h达到第一个高峰，品种128对病菌侵染反应快，植株体内O和HO产生的量多，而特籼13对病菌侵染反应慢，植株体内O和HO产生的量少。在接菌24h，品种128的SOD比活性高于特籼13，但48h后，其活性则低于特籼13。在CAT 活性方面，抗、感品种CAT变化规律相反。水稻接菌24h后的不同时间，抗病品种128的MDA含量均高于感病品种特籼13。
毒素是病原细菌重要的致病因子之一，本研究表明，水稻基腐病菌能产生毒素。通过多次的层析分离，获得了单一毒素组分T3，该组分为黄色固体，溶于甲醇、正丁醇、水和甲酸；不溶于三氯甲烷、乙酸乙酯；微溶于丙酮，是非糖类和非蛋白质类物质，对紫外线敏感，在酸性和空气中易分解。 生物活性试验表明，水稻基腐病菌毒素具有抑制水稻幼根生长、导致秧苗萎蔫、引起烟草细胞坏死、抑制植物病原细菌和诱导水稻防卫酶活性等生物学作用。高浓度毒素抑制水稻、玉米、番茄和烟草种子萌发，低浓度毒素则具有促进根、芽生长的作用。此外，毒素对来自5个属的10种植物病原细菌具有抑菌活性。用病菌毒素处理水稻品种128和特籼13，结果表明，毒素具有诱导水稻PAL和POD作用，且对抗病品种128的POD和PAL诱导活性均高于感病品种特籼13；毒素对叶片POD和PAL活性的诱导均早于对根的诱导。
采用病菌毒素注射烟草叶片后，导致烟草细胞中O和NO的大量增加。电泳检测烟草DNA断裂成小片断且出现明显的弥散，没有细胞程序性死亡(PCD)的DNA梯特征。CAT、SOD、POD和PAL等酶活性总体呈上升水平，但HO含量则明显降低。进一步研究发现，活性氧的产生与Ca有关。由上述结果表明，毒素导致烟草细胞死亡，与产生大量的O和NO的作用密切相关。利用化学诱变剂处理基腐病菌，获得了不产生毒素的突变菌株Ech7-4，验证了病菌对水稻根的抑制是由于毒素的作用。毒素突变体，对水稻种子萌发生根和幼苗的萎蔫均无作用，同时也不侵染水稻，表明不产生毒素的突变体对水稻没有致病力。进一步比较毒素突变体和野生菌产生5种胞外酶及马铃薯软腐试验，定性检测结果表明，两者没有差异。由此说明，毒素对水稻基腐病菌的致病性是至关重要的因子。
通过化学方法对细菌质粒的消除，获得了基腐病菌去质粒的突变体：Ech7-mul，生物活性测定结果表明，野生菌株及其质粒突变体均能产生毒素，由此认为，水稻基腐病菌毒素的生物合成是由染色体基因编码，而与质粒无关。从260条随机引物中，筛选到一条引物K10，能从毒素突变体中扩增出2139bp大小的 DNA 特异片段，将该片段克隆，测序分析，设计特异引物，在突变体中获得了与毒素产生相关的SCAR分子标记(标记符合率为100％)。该基因片段有5个ORF，其中两个ORF分别编码NADH-黄素还原酶和N—乙酰转移酶，另外两个不完整的ORF编码的蛋白分别与Pseudomonas aerginosa
(ZP00136947)和Yersinia Pestis(ZP01177873)的抗菌素代谢转运蛋白通透酶(DMT)具有66％和46％的同源率。进一步根据2139bp DNA序列，设计不同引物组合扩增野生菌 Ech7，结果能将NADH-黄素还原酶和N—乙酰转移酶两个基因完整扩增出来，其基因序列与突变体菌株完全相同。但在野生菌中，采用本研究的一系列引物，未能扩增出2139 bp 3’端约600 bp大小的片段，推测毒素突变体基因突变的位点可能位于SCAR标记DNA的3’末端，有待于进一步研究。
8.期刊论文 闻晓波. 崔玉东. 朴范泽 大肠杆菌感染与细胞凋亡 -中国人兽共患病杂志2004,20(10)
细胞凋亡(apoptosis)是机体在生长发育、细胞分化和病理过程中,细胞接受某种信号或受到某种因素刺激后为了维持内环境稳定而发生的一种由基因决定的自动结束生命的过程.由于细胞凋亡受到严格的程序性调控,所以又称程序性细胞死亡(Programmed cell death,PCD).可是在许多种疾病中,细胞程序性死亡会出现异常,如退行性疾病可能导致细胞过量凋亡(或为细胞过量凋亡的结果),而癌症则好似抑制了细胞死亡而导致细胞过量、失控地增殖.近年来,人们陆续发现一些病毒、细菌、真菌及其代谢产物可以诱导或抑制宿主细胞凋亡.本文对大肠杆菌感染与细胞凋亡的关系进行综述,以更好地理解大肠杆菌的致病机制,为治疗和预防提供新思路.
9.学位论文 亓小红 用DDRT-PCR技术筛选仔猪腹泻抗性候选基因 2003
该试验以久仰香猪、剑白香猪和长白猪三个品种为材料,以品种间同一组织(胸腺、脾脏、小肠)不同的发病状态为对照及久仰香猪小肠对大肠杆菌的不同粘附型为对照,RNA样品混池后,采用3条锚定引物x7条随机引物,共21个引物组合,硝酸银显色,进行差异显示研究,筛选相关特异表达基因,并确定与仔猪腹泻抗性有关的候选基因.在胸腺未发病池中检测到网格相关蛋白、SOP2及HPK/GCK-LIKE KINASE(HGK)三条序列的特异表达.在胸腺发病池中检测到三条特异表达基因,其中两条为新序列,一条为相似性较高的未知功能序列.胸腺未发病池中网格相关蛋白、SOP2及HGK的超量表达与胸腺作为机体中枢免疫器官的功能密切相关.胸腺是淋巴细胞等免疫细胞发生、分化和成熟的场所.大肠杆菌致病产生的信号,导致肌动蛋白骨架结构的重排.通过激酶级联
HGK→MEKKs→MKK4,MKK7→JNKs这一途径,引发许多细胞效应,如细胞增殖、细胞转换、分化和细胞程序性死亡.在T细胞的成熟和分化过程中涉及到大量的T细胞膜受体分子的合成,转运、CD3/TCR复合体的组装、表面膜结合标志性蛋白CD4/CD8及大量的细胞程序性死亡.在脾脏未发病池中检测到5条特异表达基因,其中三条为相似性较高的已知功能基因,一条为前B细胞克隆增强因子,序列比较显示,该序列还与Nck转导蛋白同源;另一条与长散布元件反转录酶同源;第三条与网格蛋白轻链A同源.一条为相似性性较高的未知功能序列.一条为新序列.在脾脏发病池中检测到5条特异表达基因,其中一条为相似性较高的已知功能序列,该基因与脯氨酰羧肽酶同源.两条为相似性性较高的未知功能序列,两条为新序列.脾脏是外周淋巴器官,是淋巴细胞接受抗原刺激产生免疫应答的场所.抗原通过胞吞作用到达溶酶体或到达内区,如MHC-Ⅱ;收MHC-Ⅱ将其提呈给CD4+Th,进一步激发体液免疫反应.LINE-1反转录酶在细胞应激时(如病毒、细菌侵入,药物等)自免疫疾病中发挥一定的作用.脾脏的另一功能区就是作为B细胞成熟部位的生发中心.B细胞前体增强因子在外周淋巴组织中的B细胞增殖和成熟为浆细胞和记忆细胞具一定作用.作为信号转导蛋白,Nck通过活化免疫细胞,在免疫系统中发挥作用.脯氨酸羧肽酶在脾脏发病池中的特异表达与仔猪腹泻的关系还不能得到解释.在小肠未发病池中只检测到一条新序列的特异表达.在小肠发病池中检测到5条特异表达基因,其中一条与网格蛋白轻链A同源,一条为相似性性较高的未知功能序列,其余四条为新序列.小肠发病池中网格蛋白轻链A的超量表达,在网格蛋白运输外界抗原中起重要作用.在久仰香猪小肠对大肠杆菌的不同粘附型为对照的差异显示研究中,除在非粘附表型中检测到过氧化氢酶的特异表达外,所得其他特异表达基因均为未知功能基因.大肠杆菌结合在受体上引发一种或多种信号,受体基因为一个较好的仔猪腹泻候选基因.
10.期刊论文 郑春福. 陈雅棠 细菌感染诱导的巨噬细胞凋亡 -国外医学（微生物学分册）2001,24(1)
病原微生物感染真核细胞后的最终反应常常是诱导细胞程序性死亡或凋亡,因而,调节细胞的凋亡往往是宿主与病原体之间建立相互关系的前提.某些病原微生物通过诱导凋亡而杀死巨噬细胞,进而抑制吞噬细胞的杀微生物作用.相反,凋亡的巨噬细胞也可通过分泌炎症细胞因子诱发炎症反应.本文就细菌感染与巨噬细胞凋亡的相互关系进行综述.
引证文献(1条)
1. 程芳. 叶嗣颖. 张怡轩. 郭晓奎 钩体凋亡相关基因的特征分析[期刊论文]-微生物学杂志 2004(1)
授权使用：山东大学(sddx)，授权号：56917c21-0880-4457-9411-9dbd0122e6f0
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４２卷２期微生物学报Ｖｏｌ４２Ｎｏ２
２００２年４月Ａ嘲●“’咐阮一ｉ：冒缸ｌ鼬妇ＡＤ同２００２
细菌的细胞程序性死亡＋
胡玮李越中。“张禹清吴斌辉
山东大学生命学院微生物技术国家重点实验室济南２５０ｌ呻）
ＰｌⅫ乒龇ｎｍｅｄＣｅⅡＤ嘲ｍｉｎＢａｃｔｅｒｉａ
（胁ｋ研ｋ蛔岬矿胁㈣６“‰切，矾鲫出喈￡艄州埘，Ｊｈ曲２５０ｌｏｏ．ｃ＾Ｅ腮ＨｕＷｅｉ“ＹｕｅｚｈｏＩｌｇ盈锄ｇＹ“ｑｉｎｇＷｕＢｉｎｈｕｉ
差羹词：细菌，细咆程序性死亡．群体分化
中圈分类号：Ｑ９弱文赫标识码：Ａ文章螭号：０Ｉ）ｏＪ一６２０９１２００２）啦．０２５５．０４
细胞凋亡（ｎｐｏｐ吣ｓ诂）也称为细胞程序性死亡（ｐｍ｛印ｍｍｅｄｃｅｕｄｅａｔ｝ｌ，ＰｃＤ），是由细胞自身的程序性自
杀机锚激话的细胞死亡现象。在多细咆真核生物中，程序性的细胞死亡是由细咆表面的死亡受体介导，
通过一系列的半胱氨酸蛋白酶（ｃ舶ｐ拈ｅｓ）作用而启动…，维系个体结构稳定、功能平衡和生长发育所必需
的基本生物学讨程。一般存在于个体的发育过程中，导致细胞功能和形态学上的改变．如蛋白质的承
解、ＤＮＡ和ＲⅣＡ的降解、细胞的收缩，以及细胞碎裂形成凋亡小体（８ｐｏｐ吣ｌｉｃｂｏｄｉｅｓ）等，计最终导致细胞
的死亡”１。在细菌中，个体的细胞或细胞群体在其生活周期中也存在着程序性死亡现象”・。这是目前
微生物学研究的一个新的着力点。
Ｉ细菌细胞的程序性死亡现象
相比于高等真棱生物．细菌细胞在自然环境中经常暴露于极端小环境的压』Ｊ之下．蛔氧化压力、热
冲击、渗透压力．ｐＨ变化、干燥和ＤＮＡ损伤物质等，因而其生命周期通常是由一个短暂的允许快速生长
的营养充足期和长时间无法生长的饥饿期组成“Ｊ。在环境压力的诱导下，细菌发生应激适应（栅ｓｓａｄａ—
ｐ佃ｄｏ骼），导致细胞的功能分化、死亡或者休眠。这一适应过程在不同的细菌类群中显示了很大的差异，
一般主要包括程序性地重新安排基因表达．蛋白质的合成和水解，棱糖体和ＲＮＡ的降解．以及细胞体积
显著减小等。
大部分的细菌在其整个生活史中仅以投有明显细胞分化或发育特征的单细胞形式生活。饥饿等不
良条件可诱导一部分细胞发生死亡，与此同时另・部分细胞则进＾抗逆的休眠状态。这类细菌的休眠
细稳在形态上与营养细胞相似，投有明显变化。这方面著名的例子如革蓝氏阴性细菌的非可堵养活细
胞（１１０ｎｃｌｌｌｔｒＬｌａｂｌｅｂｕｔｖｉｎｂｋｂ髓ｔｅ＾ａ）状态。目前已在许多不同的细菌中都发现了这一细胞状态，如埃希氏
菌（Ｂ幽．廊ｈ函），弧菌（ｍ面），沙门氏莆（＆如枷棚。），荚膜红细菌（舶。如ｋ村ｃ哪“妇础），军团菌（Ⅻｏ
ｎ础ｎ），馥球菌（肭ｂ啪淞），志贺氏菌（乩州缸），气单胞菌（如ｒｏｍｏ，心），弯曲杆菌（幽ｍ咖ｂ删盯）等”“１。
另一类细菌在其生活史中存在较为明显的细胞分化行为，能够形成更为典型的体眠细胞一一各种
‘国家自然科学基金（３９８７０呻３，３００７００８）和教育都博士点基金、骨干教师基金资助
’’联系人：１ｕ：（０５３１）８５６４２８８，Ｆ缸：（０５３１）８５６５２斟，Ｅ－～Ｉ：ｌｌｌ曲＠ｓｄｕ曲ｅｎ
作者筒介：胡玮（１９７７一），男，山东省沂南人，博士研究生．主要从事牯细菌扶级代谢与分化发育的研究收稿日期：２∞ｌ一０３一１２．謦回日期：２００１－０８・１３
微生物学报４２卷
分化的抗逆孢子，盘Ⅱ芽孢杆菌（８ｗ“‘咐）的内牛孢子发育９、链霉菌（ｓ№ｐ如ｒ吼似ｓ）的气生菌丝形成和分生
孢子分化“…以及柄杆菌（妇幽６。艘ｒ卵陀哪）形成游动孢，１”等。从营养细胞分化形成抗逆孢于的过程
中，通常包含各种细胞的死亡现象。如芽孢杆菌在形成孢子时，母细胞在释放内生孢子之前口ｆ发生主动
自藩，这是一个程序化的过程，对参与其中的各种作用囡ｆ近年来有较多研究…３。ＭｉｇＩｌｅｌｅｚＥＭ等对于
链霉菌的菌丝死亡现象进行了研究，从形态学角度对其程序化属性提供了有力的证据…。除形成休眠
孢子外，细菌还可以分化形成其它功能性细胞，如腥蓝细苗（Ａ加＾ｎ僦）形成具有专一固氯功能的异形肘川和根瘤菌（㈧ｉ啪）发育形成的类荫体“５等。
在某些“高等”的原核生物如粘细菌（ｍ＂ｏｂａｃ忙ｎａ）的生活史巾．细胞的分化发育行为是多细胞性的，
显示出更接近于真棱生物的程序性细胞死亡特缸”６…：在满足营养物匮乏、高细胞浓度和固体介质的条
件下，营养细胞在Ａｓｇ．ｃｓｇ，Ｄｓｔ和Ｅｓｔ等发育信号因子（如ｖｅｌｏｐｍｅｍａｌｓｉｇｎ址ｋｔｏｂ）的作用下向各焦点（ａｇ一
舻邵ａ６０ｎｋｕｓ）有序聚集；聚集过程中，大部分的细胞（６５％～９０％）程序性地发育白溶；聚集后的存活细
胞有序排列形成子实体。子实体的柄和孢子囊壁的营养细胞分化为不具繁殖活性的结构细胞，而ｒ实
体内部的细胞则分化为抗逆性的粘孢子。
从以上的讨论看，细菌中的细胞程序性死亡过程是普遍存在的，足一种利他性（ｄ咖ｍｄｃ）的细胞死
亡．最终为种群的其他细胞的存活和种群的延续提供条件。因此我们ｑＩ以称之为细菌的群体分化（ｐ叩・
山６衄一ｄｉ如唧－ｔｉ矾－叩）““，与真核牛物的细胞凋亡在机制特征和细胞结构变化上很相似（表１）。Ｈｏｃｈｍ蜘Ａ
曾建议将这种现象称为原凋亡（ｐ坤ａｐｏｐＩ惦ｉｓ），但该词在高等真核生物的凋亡研究中有其它含义”…，因
此．称其为细菌细胞的程序性死亡更为适宜。
表１细菌细胞的程序性死亡和真核生檑纲胞调亡现象的比较
＊摘引自文献［１８］
２细菌细胞程序性死亡的机制和功能
２．１分化细胞的程序性死亡
在细菌中，种群中部分细胞的程序性死亡是一种保存种群的机制，是细胞的群体行为，也有人将其
定义为一种超级个体（ｓｕｐｅ—ｏｒｇａｎｉｓｍ）的行为加以研究㈨。例如，腥蓝细菌或根瘤菌分化形成专一固氨
的异形胞或类菌体．它们可将产物运输给周围其它不能催化同氨反应的细胞。这一分化导致异形胞或类苗体中许多对固氨不必需的细胞功能丧失．如异形胞的光合能力或类茵体的蛋白质合成能力等。更
２期胡玮等：细菌的细胞程序性死ｆ２５７
为重要的是。这些分化过程是不可逆的，一旦非分化的腥蓝细菌获得ｒ足量的固定化氟时．异形胞死
亡；而根瘤菌的类菌体也会在衰老植物瘤体中死亡，留下存活的非分化细胞“‘州。
在粘细菌的子实体结构发育过程中发生的细胞自溶也具有相似的功能。粘细菌细胞在聚集过程中
发牛的细胞程序性白溶与粘孢子的形成紧密相关。例如牯孢子袁面１９ｋＤ的ｓ蛋白质身不具有信号从
序列，币能通过分泌释放到胞外。正是细胞的自溶释放了大量的ｓ蛋白．并在粘孢子表面完成自组装，
使得孢子可以顺利形成。子实体成熟后，包裹孢子的孢子囊壁和子囊柄主要起保护粘抱子的作用，也足
由不能发生可逆分化且无繁殖功能的细胞构成的””。
枯草芽孢杆菌（Ｂｓ出血）在生孢过ｌ犟中，母细胞的死亡足由导致母细胞自溶的信号传导途径控制
的。其中，促进生孢的ａ因子Ｋ诱导了自溶素嘶Ｉｃ和ｃＷｌＨ的合成，但在此类ＰｃＤ过程中存在的自溶素
诱导剂尚未得到完全鉴定ｎ。
２．２非分化细胞的死亡
尽管对尤明显细胞分化行为的细菌形成非可培养状态细胞的机制还不清楚，但已经得到证实的足：
在环境因素作用下，细菌通过Ｐ（＝Ｄ过程阻止缺陷细胞（如损伤的细胞等）的继续分裂和胞间的信息传递，
从Ｉｆ｜ｉ清除这些细胞；而在耐受性细胞中，ＰｃＤ机制则受到了限制．从而保证种群的存活”２．
在大肠杆菌中，ＰｃＤ机制是由一个独特的基因系统所介导的。由于该系统导致细胞对“作必要的”
遗传因子存在的依赖性，Ｙａｒ啪ｌ乩Ｙ等称其为沉溺模元（ａｄｄｉｃ６０ｎ啪ｄｕｌｅｅ）”“。该系统由两个基斟组成，
一个基因的产物是一个术稳定的抗毒素成分，另一个基因的产物是一个稳定的毒素蛋白。当细菌丢失
含有沉龋模元的质粒时，由于不稳定的抗毒素蛋白比稳定的毒素蛋白降解得更快，细胞被选择性地杀
死。宿主细胞除具有精细机制避免质粒丢失外，还可通过沉溺模元杀伤无质粒细菌，从而保证古有低拷
贝数质粒的细胞的稳定存活。该基因系统开始只在低拷贝数质粒中发现．后来在大肠杆菌染色体ｔ也
发现了它的存在ｍｏ。目前已发现的沉溺模元有两种．反义ＲＮＡ（ａＩｌｔｉｆｓｅ岫ｅＲＮＡ）沉溺模元和蛋白质优溺
模元。
（１）反义ＲＨＡ沉姑模元系统：其毒素蛋白是由一个稳定的ｍＲＨＡ翻泽产生．而抗毒紊成分则是一个
较小的不稳定的反义ＲＮＡ分子。此系统属于ｈｏｋ／舯ｋ家旗。反义ＲＮＡ能够阻止编码毒素分子的ｍＲＮＡ
的翻译；但在无质粒细胞巾，不稳定的反义ＲＮＡ被降解，使得毒素蛋白表达并最终导致细胞死亡。
（２）蛋白质沉搦模元系统：两个基因的产物均为蛋白质，主要包括：Ｆ质粒的ｃ“ＡＢ．Ｐｌ质粒的札／
枷，Ｒ１００质粒的哪Ｉ，Ｋ，Ｒ砬，Ｒｗ质粒的胛ｒＤＥ和Ｐｌ原噬菌体的Ｐ棘ｄ∞等。最近，人们又发现位于大
肠扦菌一Ａ基因上游的眦＝ＥＦ座位也可以编码引发ＰｃＤ的抗毒翥，毒索系统惜１。
２．３反应性氯
氧化压力是有氧生活所不能避免的．有氧环境也使得整个生命系统进化出适应性策略，成为细胞分
化和衰老的促进因素。真核生物和细菌的细胞程序性死亡过程中都包含反应性氧（ｒｅａｃｔｉ灿蝌ｇｅｎ），如过
氧化物等产生的氧化代谢产物，并引发部分细胞发生揭亡。多细胞真棱生物通过产生抗氧化剂如＆ｌ・２
蛋白来抑制细胞商亡。“。同样地，在Ｇ一细蒲中，营养缺乏能够激活被称为饥饿基因的甲。ｓ（ｋ￡Ｆ）基因．
它控制着加到印种蛋白质的合成，其中包括对细胞具有抗氧化保护功能的接触酶ＨＰⅡ和核酸外切酶
Ⅲ。氧化压力也可以促进细菌在营养缺乏条件Ｆ形成可培养态细胞的过程；『ｆｉｊ且，当使用过氧化物酶缺
失突变株时，这一过程更加品著。最近的研究表明，原核生物与真核生物在面临氧化压力时的表面有很
多不同．即使是处于生长期或者稳定期等不同牛长阶段的细菌细胞的反应也不尽相同”。。
３细菌细胞程序性死亡的研究前景展望
细胞的程序性死亡研究是～个令研究人员感兴趣的问题。细菌的细胞程序性死亡目的是为了在各
种极端条件下延续种群，是细菌种群的细胞群体性行为．这方面的研究热点目前主要在单细胞细菌的多细胞行为…、致病菌的耐药性汹］、生物膜（ｂｉ娟ｈｎ）的形成㈨等方面。今后，关于细胞细胞程序性死亡
２５８微生物学报４２卷
的研究在以下几个方面有可能得到新的发展：１）细菌的细胞程序性死亡对其种群生存的贡献及较为系
统的机制阐明；２）粘细菌是生活在多细胞生物边缘的类群．其细胞程序性死亡的研究有可能得到令人振
奋的结果；３）建立筛选抗耐药细菌药物的模型。抗生素的存在是形成细菌对抗生素的耐受性的重要原
因之一，其结果有可能激活致病菌的ＰｃＤ反应。困此，参与细菌Ｐ（＝Ｄ过程并且影响耐药性产生的基因
是开发根除顽抗病菌药物的有效靶位；４）细胞程序性死亡在细菌与动植物相互关系中的作用；５）细菌的
非可培养状态的详细机理和过程．仍有待于进一步的研究；６）自然条件下细菌群落形成生物膜的机制和
防治。
致谢感谢以色列１１ｅＡｖｌｖ大学Ａ一山Ｈ０ｃｈｍ皿教授和Ｈｅｂｒｏｗ大学Ｈａｎ眦Ｅ‘肾ｌｂｅ瞥Ｋｕｌｋａ教授惠赠部分
文献并讨论有关细菌细胞程序性死亡的现象和机制。
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细菌的细胞程序性死亡
作者：
作者单位：
刊名：
英文刊名：
年，卷(期)：
被引用次数：胡玮， 李越中， 张禹清， 吴斌辉山东大学生命学院微生物技术国家重点实验室,济南,250100微生物学报ACTA MICROBIOLOGICA SINICA2002，42(2)1次
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相似文献(10条)
素系统的研究进展 -军事医学科学院院刊2006,30(2)
与哺乳动物细胞相同,细菌也存在着细胞程序性死亡.本文对细菌中存在的细胞程序性死亡现象、引发细菌造成细胞程序性死亡的毒素-抗毒素系统的组成、分类、意义以及影响细胞程序性死亡的因素进行了介绍.
2.学位论文 高媛 小叶满江红共生蓝细菌的细胞程序性死亡研究 2009
细胞程序性死亡（ProgrammedCellDeath，PCD），是发生在细胞内，由基因控制的一种自觉、自杀的行为。在动物和高等植物中，已经发现多种细胞程序性死亡的途径，归纳起来，主要有凋亡（apoptosis）、坏死（necrosis）、自噬（autophagy）、自溶（autolysis）等。随着研究的深入，在某些微生物，例如大肠杆菌、假单胞菌、自生蓝细菌等也发现了类似PCD的现象。
本研究以本实验室培养的水生蕨类小叶满江红（Azollamicrophylla）为实验材料，应用荧光显微镜、透射电镜、TUNEL检测及PCD相关基因克隆测序等方法，从形态、生化和分子水平分别论证了小叶满江红中共生蓝藻PCD的发生。
在形态学上，用Hoechst33342试剂盒，在荧光显微镜下初步检测了共生蓝藻PCD的形态发生。后通过超薄切片和透射电镜观察，确实捕捉到了共生蓝藻类凋亡和类自溶的细胞形态，这为共生蓝藻PCD的发生提供了有力的证据。
在生化和分子水平上，用TUNEL检测和PCD相关基因扩增测序的方法，进一步检测了共生蓝藻的PCD现象。TUNEL检测结果表明，共生蓝藻细胞死亡过程中具有凋亡细胞最主要的特征，即DNA的片段化。后通过PCR条件优化和克隆测序，从22对引物中，筛选出Cas202、Cas203、Hcw3／43对自行设计的引物，扩增出了与Caspase和Autolysis相关的基因片段，目前已有三条序列片段上传GenBank，获得的登录号依次为：FJ541186、FJ541185、FJ541183。 依据本实验的研究，我们可以推测：PCD可能起源于低等的原核生物，并且在自生和共生蓝细菌中至少存在两种PCD途径，即类凋亡和类自溶途径。
3.学位论文 谢林清 青岛文昌鱼与斑马鱼BIRC5同源基因的研究 2006
凋亡抑制蛋白家族(IAP/BIRC)是一个广泛存在于从真菌到人的凋亡通路保守家族，不仅具有大多数基因家族进化的特点——数目上的膨胀和结构域组合模式的复杂多样化；而且在许多病毒中也存在，是病毒提高其在宿主存活率的关键性基因，在病毒与其宿主共进化的生存竞争舞台上扮演重要角色，在生物进化中是一个相当重要而活跃的基因家族。
目前对这个基因家族的进化历史还没有系统研究过，我们通过系统搜索数据库，构建基因系统发生树判断同源关系；基因定位与线性相关性的比较基因组分析，以及内外显子模式的比较三个角度的综合分析，对这个物种跨度大，结构域模式复杂多样，而且可能发生多次的病毒与宿主之间的基因交流事件的同源异形基因家族的进化历史进行了合理追溯和分辨。
BIRC5是联结细胞周期与细胞凋亡通路的关键分子，在适应性免疫，神经形成过程中起重要作用。其同源基因已经在酵母，线虫，果蝇，爪蟾，小鼠与人中鉴定，这些研究表明BIRC5可能在线虫以后的进化过程中获得了抑制细胞凋亡的功能，从而形成一个重要的细胞周期与细胞凋亡通路的联结点。我们对凋亡抑制蛋白家族的进化分析表明BIRC5在脊椎动物进化过程中经历了复制与丢失，而文昌鱼和斑马鱼正是处于这两个事件发生前的物种，因此我们选择了对BIRC5进行文昌鱼与斑马鱼的跨物种比较研究。
我们钓取了青岛文昌鱼BIRC5(Bbt-BIRC5)的cDNA全长和基因组序列，通过Southern blot检测发现Bbt-BIRC5在文昌鱼只有一个拷贝。通过RT-PCR发现Bbt-BIRC5不存在多转录本。BIRC5从文昌鱼开始具有了保守的四外显子模式以及与人survivinC端超螺旋最类似的结构，显示Bbt-BIRC5是类似于脊椎动物BIRC5的祖先基因。有趣的是，所有脊椎动物BIRC5中都存在的CDC2/CylinE的磷酸化靶位点T34PE(D)在Bbt-BIRC5中没有发现。
通过实时定量PCR，发现Bbt--BIRC5是一种胚胎性表达的基因，在成体中表达量很低。在文昌鱼囊胚的形成和晚期的神经胚发育中神经管，体节的分化和脊索的形成时期的表达量相对较高，可能在这些发育事件中具有重要作用。在文昌鱼成体的的卵巢中表达量最高，在精巢，肝盲囊和消化道中的表达量也相对较高，分别是成体全鱼的13，10．和5倍多，可能在精子，卵子形成过程和以及文昌鱼肝盲囊，消化道器官的功能中起作用。金黄色葡萄球菌感染青岛文昌鱼，取不同感染时期的鱼提取全鱼总RNA并检测Bbt-BIRC5的表达，发现Bbt-BIRC5在感染18天到48天的鱼中有轻微的上调，在57天和60天的感染鱼中则几乎没有表达。为了更加清晰的了解Bbt-BIRC5在组织水平的表达量差异，对感染与对照鱼进行成体切片原位杂交发现Bbt-BIRC5可能在感染鱼的消化道表达量有上调BIRC5在斑马鱼中有两个旁系同源基因Dra-BIRC5a／b，对这两个基因进行克隆，通过测序验证了Dra-BIRC5a／b的存在。用杀鲑气单胞菌感染斑马鱼14天后，利用实时定量PCR方法检测Dra-BIRC5a／b的组织表达谱。结果显示Dra-BIRC5a／b组织表达模式既有相似的地方，也存在着很明显的差异：在正常鱼中，Dra-BIRC5a和Dra-BIRC5b有着相似的表达模式，都在脾脏中表达量最高，不同是Dra-BIRC5b在卵巢中的表达量比Dra-BIRC5a要高许多。在感染后，这两个基因也具有相似的变化模式：在脾脏的急剧上调和在肝脏的大幅下调，不同之处是Dra-BIRC5b在感染后的卵巢组织表达量有明显的下调。Dra-BIRC5a和Dra-BIRC5b表达上调与免疫刺激的相关性提示它们在斑马鱼免疫中可能起作用。表达谱的相似与差异提示这两个旁系同源基因在功能上可能即继承了其祖先基因的特征，在一定程度上也存在着功能上的分化。
根据研究结果，我们认为BIRC5是一个在生物进化上相当重要、活跃的基因，在脊椎动物的进化的过程中，经历了基因的分化与丢失，和基因结构到基因功能等多方面的重大变化。对类似祖先基因的Bbt-BIRC5和复制后的分化基因Dra-BIRC5a和Dra-BIRC5b的比较研究有助于理解BIRC5的功能进化，为发育机制的进化和适应性免疫中的细胞特异性扩增分子机制的起源进化提供新的视角。
4.期刊论文 张婉熠. 夏鸿杰. 王文娟. 杜宗军. ZHANG Wan-yi. XIA Hong-jie. WANG Wen-juan. DU Zong-jun 一株海洋细菌的鉴定及其细胞死亡的研究 -湖北农业科学2009,48(8)
对从浒苔表面分离得到的1株海洋细菌--HT5进行了系统分类鍪定和细胞死亡的初步研究.根据形态学特征、培养特性和生理生化特征及16S rDNA序列同源性将HT5鉴定为Flammeovirga sp..通过生长曲线、菌体的形态变化、存活时间与温度的关系等描述了HT5在培养中茵体细胞的死亡特性,并初步推测这一特性与细菌的细胞程序性死亡有关.
5.学位论文 赵庆安 大肠杆菌YcjW蛋白在药物杀菌过程中的作用 2009
为了探讨细菌应激反应系统成为能够增强抗生素灭菌能力的小分子化合物作用靶目标的可能性，我们从一个大肠杆菌突变菌库中筛选得到了一株ycjW基因的插入突变株，此突变株对药物nalidixic acid的致死效应超敏感。这种对药物超敏感的缺陷型性状可以通过P1噬菌体转导到其它大肠杆菌中，表明Tn5的插入导致了这种缺陷。将带有野生型ycjW基因的质粒转到相应突变株中表现出互补进一步证明ycjW基因的突变确实导致了细菌对药物超敏感。
在测定nalidixic acid和ciprofloxacin的杀菌效应实验中我们发现YcjW蛋白仅仅在氯霉素敏感途径中起到对大肠杆菌的保护作用。ycjW基因突变株不仅对nalidixic acid超敏感，还对其它不良外界条件如UV和H2O2超敏感。通过分析YcjW与其它细胞途径的关系，我们发现ycjW基因产物可能作用于或通过SOS途径起作用，但它与ChpAIK所导致的细胞程序性死亡属于不同的途径。实时定量PCR测定表明细菌在nalidixic acid处理后ycjW基因的表达上升了，说明其在细菌对药物的应激反应中起作用。生物信息学分析表明ycjW基因的产物可能是与DNA结合的调控蛋白，因此我们表达和纯化了YcjW蛋白并制备了其多克隆抗体，随后通过染色质免疫共沉淀(ChIP)实验捕捉到了YcjW蛋白所结合的DNA序列，目前对此序列的分析正在进行之中。
以上的研究结果表明大肠杆菌ycjW基因在不利的生活环境中对细菌具有保护作用，也暗示了细菌应激反应系统有可能成为提高抗生素效应的作用靶目标。此研究工作为找到新的基因作为靶目标以提高抗生素的作用效果提供了契机。
6.期刊论文 问题解答 -中华检验医学杂志2001,24(3)
问：超高倍镜下形态学检查可确定淋病奈瑟菌吗?
答：不能。确定淋病奈瑟菌的“金标准”是细菌培养。取材合格的尿(阴)道分泌物的直接涂片革兰染色，在油镜下如见到多量脓细胞，其胞浆内有多量革兰阴性肾性双球菌，也只能报告“查到细胞内革兰阴性肾形双球菌”而不能报告淋病奈瑟菌，虽然直接涂片革兰染色对男性急性淋病的诊断可靠性达80%，但对女性的可靠性不足60%，由于阴道中细菌种类繁多，已有许多文献报道单由形态学检查导致的误诊。不染色下的超高倍显微镜，只能放大物象，无助于细菌的鉴别与鉴定。
(王金良)
(收稿日期：2000-12-12) 问：什么是“细胞凋亡”?
(Programmed Cell Death, PCD)的过程。细胞凋亡是细胞生命的基本特征之一，在机体生理状态下参与调节体内正常细胞的更新和异常细胞的清除，而在病理状态下异常的凋亡又与肿瘤等多系统疾病的发生发展密切相关。
(秦雪)
7.学位论文 刘琼光 水稻基腐病菌侵染激发水稻活性氧代谢及其致病毒素研究 2007
本文以水稻和基腐病菌互作系统为材料，探索了抗病和感病品种在病原菌侵染之后植株体内活性氧代谢变化；研究了水稻基腐病菌的侵染特点，首次发现水稻基腐病菌能产生毒素，并对毒素的分离纯化、生物活性和在致病性中的重要作用进行了较系统地研究；同时对毒素的遗传特性及其突变体的基因突变位点进行了初步分析。
通过病菌侵染水稻的研究表明，水稻基腐病菌可以从水稻不同生育期侵入，其中前期侵入，造成种子不发芽，出苗率降低，并明显抑制水稻根的生长。对未显症状的水稻中分离病菌的结果表明，基腐病菌具有潜伏侵染现象。
接种病菌后，抗基腐病水稻品种128和感病品种特籼13的活性氧与基腐病抗性有关。在接种后12h，O和HO均增加，且在24h达到第一个高峰，品种128对病菌侵染反应快，植株体内O和HO产生的量多，而特籼13对病菌侵染反应慢，植株体内O和HO产生的量少。在接菌24h，品种128的SOD比活性高于特籼13，但48h后，其活性则低于特籼13。在CAT 活性方面，抗、感品种CAT变化规律相反。水稻接菌24h后的不同时间，抗病品种128的MDA含量均高于感病品种特籼13。
毒素是病原细菌重要的致病因子之一，本研究表明，水稻基腐病菌能产生毒素。通过多次的层析分离，获得了单一毒素组分T3，该组分为黄色固体，溶于甲醇、正丁醇、水和甲酸；不溶于三氯甲烷、乙酸乙酯；微溶于丙酮，是非糖类和非蛋白质类物质，对紫外线敏感，在酸性和空气中易分解。 生物活性试验表明，水稻基腐病菌毒素具有抑制水稻幼根生长、导致秧苗萎蔫、引起烟草细胞坏死、抑制植物病原细菌和诱导水稻防卫酶活性等生物学作用。高浓度毒素抑制水稻、玉米、番茄和烟草种子萌发，低浓度毒素则具有促进根、芽生长的作用。此外，毒素对来自5个属的10种植物病原细菌具有抑菌活性。用病菌毒素处理水稻品种128和特籼13，结果表明，毒素具有诱导水稻PAL和POD作用，且对抗病品种128的POD和PAL诱导活性均高于感病品种特籼13；毒素对叶片POD和PAL活性的诱导均早于对根的诱导。
采用病菌毒素注射烟草叶片后，导致烟草细胞中O和NO的大量增加。电泳检测烟草DNA断裂成小片断且出现明显的弥散，没有细胞程序性死亡(PCD)的DNA梯特征。CAT、SOD、POD和PAL等酶活性总体呈上升水平，但HO含量则明显降低。进一步研究发现，活性氧的产生与Ca有关。由上述结果表明，毒素导致烟草细胞死亡，与产生大量的O和NO的作用密切相关。利用化学诱变剂处理基腐病菌，获得了不产生毒素的突变菌株Ech7-4，验证了病菌对水稻根的抑制是由于毒素的作用。毒素突变体，对水稻种子萌发生根和幼苗的萎蔫均无作用，同时也不侵染水稻，表明不产生毒素的突变体对水稻没有致病力。进一步比较毒素突变体和野生菌产生5种胞外酶及马铃薯软腐试验，定性检测结果表明，两者没有差异。由此说明，毒素对水稻基腐病菌的致病性是至关重要的因子。
通过化学方法对细菌质粒的消除，获得了基腐病菌去质粒的突变体：Ech7-mul，生物活性测定结果表明，野生菌株及其质粒突变体均能产生毒素，由此认为，水稻基腐病菌毒素的生物合成是由染色体基因编码，而与质粒无关。从260条随机引物中，筛选到一条引物K10，能从毒素突变体中扩增出2139bp大小的 DNA 特异片段，将该片段克隆，测序分析，设计特异引物，在突变体中获得了与毒素产生相关的SCAR分子标记(标记符合率为100％)。该基因片段有5个ORF，其中两个ORF分别编码NADH-黄素还原酶和N—乙酰转移酶，另外两个不完整的ORF编码的蛋白分别与Pseudomonas aerginosa
(ZP00136947)和Yersinia Pestis(ZP01177873)的抗菌素代谢转运蛋白通透酶(DMT)具有66％和46％的同源率。进一步根据2139bp DNA序列，设计不同引物组合扩增野生菌 Ech7，结果能将NADH-黄素还原酶和N—乙酰转移酶两个基因完整扩增出来，其基因序列与突变体菌株完全相同。但在野生菌中，采用本研究的一系列引物，未能扩增出2139 bp 3’端约600 bp大小的片段，推测毒素突变体基因突变的位点可能位于SCAR标记DNA的3’末端，有待于进一步研究。
8.期刊论文 闻晓波. 崔玉东. 朴范泽 大肠杆菌感染与细胞凋亡 -中国人兽共患病杂志2004,20(10)
细胞凋亡(apoptosis)是机体在生长发育、细胞分化和病理过程中,细胞接受某种信号或受到某种因素刺激后为了维持内环境稳定而发生的一种由基因决定的自动结束生命的过程.由于细胞凋亡受到严格的程序性调控,所以又称程序性细胞死亡(Programmed cell death,PCD).可是在许多种疾病中,细胞程序性死亡会出现异常,如退行性疾病可能导致细胞过量凋亡(或为细胞过量凋亡的结果),而癌症则好似抑制了细胞死亡而导致细胞过量、失控地增殖.近年来,人们陆续发现一些病毒、细菌、真菌及其代谢产物可以诱导或抑制宿主细胞凋亡.本文对大肠杆菌感染与细胞凋亡的关系进行综述,以更好地理解大肠杆菌的致病机制,为治疗和预防提供新思路.
9.学位论文 亓小红 用DDRT-PCR技术筛选仔猪腹泻抗性候选基因 2003
该试验以久仰香猪、剑白香猪和长白猪三个品种为材料,以品种间同一组织(胸腺、脾脏、小肠)不同的发病状态为对照及久仰香猪小肠对大肠杆菌的不同粘附型为对照,RNA样品混池后,采用3条锚定引物x7条随机引物,共21个引物组合,硝酸银显色,进行差异显示研究,筛选相关特异表达基因,并确定与仔猪腹泻抗性有关的候选基因.在胸腺未发病池中检测到网格相关蛋白、SOP2及HPK/GCK-LIKE KINASE(HGK)三条序列的特异表达.在胸腺发病池中检测到三条特异表达基因,其中两条为新序列,一条为相似性较高的未知功能序列.胸腺未发病池中网格相关蛋白、SOP2及HGK的超量表达与胸腺作为机体中枢免疫器官的功能密切相关.胸腺是淋巴细胞等免疫细胞发生、分化和成熟的场所.大肠杆菌致病产生的信号,导致肌动蛋白骨架结构的重排.通过激酶级联
HGK→MEKKs→MKK4,MKK7→JNKs这一途径,引发许多细胞效应,如细胞增殖、细胞转换、分化和细胞程序性死亡.在T细胞的成熟和分化过程中涉及到大量的T细胞膜受体分子的合成,转运、CD3/TCR复合体的组装、表面膜结合标志性蛋白CD4/CD8及大量的细胞程序性死亡.在脾脏未发病池中检测到5条特异表达基因,其中三条为相似性较高的已知功能基因,一条为前B细胞克隆增强因子,序列比较显示,该序列还与Nck转导蛋白同源;另一条与长散布元件反转录酶同源;第三条与网格蛋白轻链A同源.一条为相似性性较高的未知功能序列.一条为新序列.在脾脏发病池中检测到5条特异表达基因,其中一条为相似性较高的已知功能序列,该基因与脯氨酰羧肽酶同源.两条为相似性性较高的未知功能序列,两条为新序列.脾脏是外周淋巴器官,是淋巴细胞接受抗原刺激产生免疫应答的场所.抗原通过胞吞作用到达溶酶体或到达内区,如MHC-Ⅱ;收MHC-Ⅱ将其提呈给CD4+Th,进一步激发体液免疫反应.LINE-1反转录酶在细胞应激时(如病毒、细菌侵入,药物等)自免疫疾病中发挥一定的作用.脾脏的另一功能区就是作为B细胞成熟部位的生发中心.B细胞前体增强因子在外周淋巴组织中的B细胞增殖和成熟为浆细胞和记忆细胞具一定作用.作为信号转导蛋白,Nck通过活化免疫细胞,在免疫系统中发挥作用.脯氨酸羧肽酶在脾脏发病池中的特异表达与仔猪腹泻的关系还不能得到解释.在小肠未发病池中只检测到一条新序列的特异表达.在小肠发病池中检测到5条特异表达基因,其中一条与网格蛋白轻链A同源,一条为相似性性较高的未知功能序列,其余四条为新序列.小肠发病池中网格蛋白轻链A的超量表达,在网格蛋白运输外界抗原中起重要作用.在久仰香猪小肠对大肠杆菌的不同粘附型为对照的差异显示研究中,除在非粘附表型中检测到过氧化氢酶的特异表达外,所得其他特异表达基因均为未知功能基因.大肠杆菌结合在受体上引发一种或多种信号,受体基因为一个较好的仔猪腹泻候选基因.
10.期刊论文 郑春福. 陈雅棠 细菌感染诱导的巨噬细胞凋亡 -国外医学（微生物学分册）2001,24(1)
病原微生物感染真核细胞后的最终反应常常是诱导细胞程序性死亡或凋亡,因而,调节细胞的凋亡往往是宿主与病原体之间建立相互关系的前提.某些病原微生物通过诱导凋亡而杀死巨噬细胞,进而抑制吞噬细胞的杀微生物作用.相反,凋亡的巨噬细胞也可通过分泌炎症细胞因子诱发炎症反应.本文就细菌感染与巨噬细胞凋亡的相互关系进行综述.
引证文献(1条)
1. 程芳. 叶嗣颖. 张怡轩. 郭晓奎 钩体凋亡相关基因的特征分析[期刊论文]-微生物学杂志 2004(1)
授权使用：山东大学(sddx)，授权号：56917c21-0880-4457-9411-9dbd0122e6f0
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