幽门螺杆菌代谢组学研究进展
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曾 浩, 邹全明
曾浩,邹全明,通讯作者:,摘要,0,引言,1糖代谢,2氨基酸代谢,3脂肪酸和磷脂的代谢,4生物成分的摄取、合成以及酸碱平衡的调节,4.1核苷酸的生物合成,4.2氮源,4.
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曾浩, 邹全明, 重庆市生物制药工程技术中心 中国人民解放军第三军医大学临床微生物学及免疫学教研室 重庆市 400038
国家863计划资助课题, No.2001AA215161
国家“九五”重点科技攻关项目, No.96-901-01-54
通讯作者: 邹全明, 400038, 重庆市沙坪坝区, 中国人民解放军第三军医大学临床微生物学及免疫学教研室. qmzou@mail.tmmu.com.cn
电话: 023-68752316 传真: 023-68752316
收稿日期: 2005-09-05 接受日期: 2005-09-30
摘要
幽门螺杆菌是引起人类慢性活动性胃炎和消化性溃疡的重要病原菌, 与胃癌和胃淋巴样组织淋巴瘤(MALT)的发生也高度相关. 随着幽门螺杆菌26 695和J99菌株基因组测序工作的完成, 人们对该菌的基因组学特点有了较清楚的认识. 在此基础上, 后基因组学研究特别是代谢组学研究正成为幽门螺杆菌研究的前沿领域. 本文根据近年来国内外的相关资料, 对幽门螺杆菌的主要代谢途径、代谢产物以及环境因素引起的代谢调控特征等代谢组学研究现状进行了综述, 同时对幽门螺杆菌的代谢组学研究面临的问题和发展趋势进行了展望.
曾浩, 邹全明. 幽门螺杆菌代谢组学研究进展. 世界华人消化杂志 2005;13(20):2455-2458
0 引言
1997年和1999年相继由Tomb et al[1]和Alm et al[2]完成了幽门螺杆菌(Helicobacter pylori, H pylori)26 695菌株和J99菌株的基因组测序工作, 人们对该菌的基因组特点有了较清楚的认识. 2000年和2001年H pylori蛋白质组和功能蛋白质组相关数据库相继建立, 成为基因组数据库的重要补充, 已鉴定了200余种蛋白并绘制了包含1 280个蛋白质间相互作用的蛋白质图谱[3]. 在此基础上, 利用生物芯片、2-D电泳、质谱及生物信息学等技术开展的后基因组学研究正成为H pylori研究的前沿领域. H pylori代谢组学研究作为功能基因组学研究的重要组成部分, 也成为当前H pylori研究的前沿和热点. 我们就这一方面的研究进展作一综述.
1 糖代谢
幽门螺杆菌发现后不久即被归类为弯曲杆菌属. 据报道, 此种属的细菌一般不能代谢碳水化合物. 但大量的研究资料显示[4-7]: 尽管H pylori是一种专性的微需氧菌, 但是它既可以进行糖的有氧氧化, 又可以进行无氧酵解. 然而, 葡萄糖是碳水化合物的惟一来源, 同时也是底物水平磷酸化的主要来源. 幽门螺杆菌的全基因组分析为这些发现提供了依据.
糖在细胞内的重要性是由透性酶介导的. H pylori DNA既不编码磷酸转移酶又不编码葡萄糖激酶. 因此,H pylori只能代谢有限的碳水化合物和适应于特别的感染位置. 有三条代谢途径同H pylori的葡萄糖代谢有关: 磷酸戊糖途径、糖酵解途径和简单的Entner-Doudorff途径[8-10]. 大肠杆菌中的Entner-Doudorff途径是可诱导的, 而在幽门螺杆菌中Entner-Doudorff途径似乎是必须的, 尽管这个途径产能较糖酵解少, 但可以代谢葡萄糖醛酸. 同该代谢途径有关酶的基因已经在H pylori DNA上确认.
丙酮酸是糖酵解和Entner-Doudorff途径的终产物, 在有氧和无氧条件下丙酮酸的去向已被阐明[11,12]. 其中一个实验组研究发现在缺氧情况丙酮酸可代谢为乳酸、乙醇和醋酸, 而在有氧情况下丙酮酸的主要代谢产物为醋酸. 另一组研究发现细胞在微需氧情况下与丙酮酸孵育可产生乳酸、醋酸、甲酸、丁二酸和丙氨酸. 丁二酸的形成说明丙酮酸掺入到三羧酸循环, 丙氨酸的出现为丙酮酸在生物合成过程中起重要作用的观点提供了有力的支持. 乳酸、乙醇和醋酸的形成说明了发酵代谢中丙酮酸的作用. 有关研究和对H pylori DNA序列的分析资料均对幽门螺杆菌的微需氧特性提供了证明.
三羧酸循环有关酶和糖酵解途径有关酶的基因已被证明存在于H pylori DNA上. 一个有趣的发现是氧化还原酶的受体2-oxoglutarate在三羧酸循环中充当催化剂. 而且, 一些研究显示在三羧酸循环中存在着还原反应[13] ......
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