病原微生物基因组学研究

病原微生物基因组学研究

吴莉

吴莉（宁夏医科大学高等卫生职业技术学院宁夏银川750004）

【中图分类号】R117【文献标识码】A【文章编号】1672-5085（2013）17-0211-02

【摘要】阐明病原微生物致病基因及其产物对于了解其致病性至关重要。由于致病机制复杂，因此有必要了解微生物细胞内哪些基因与体内定居有关、哪些与体内持续感染有关、哪些与毒力有关。如果能对病原微生物进行全基因测序，配合现代生物信息软件对基因顺序加以分析，就能对致病基因及产物、病原菌与宿主的关系以及病原菌引起的临床后果作出准确快速的判断。

【关键词】病原微生物基因组研究

目前已完成了12种病原菌、600多株病毒全基因组序列测定，为进一步研究病原微生物的致病机制奠定了基础。

1病原菌基因组学研究

1.1加快重要致病基因的发现速度。以流感嗜血杆菌为例，在完成该菌测序之前人们费尽周折只发现7种与内毒素合成有关的基因，但在该菌全基因测序后，人们很快发现了25种新基因。此外，把不同细菌的基因组序列进行比较，还发现病原菌所特有的同种或同属的非致病菌所没有的基因，如细菌的毒力岛。

1.2寻找病原菌特异的DNA序列，提高临床诊断的效率。传统的病原学诊断为表型诊断，诊断的对象为蛋白质、多肽。细菌的基因组研究课获得大量完整的基因信息，从而找到病原菌特异的DNA序列作为分子标记用于基因诊断。菌株特异序列可用于分型、特异的毒力基因可用于测序、判断治疗效果。获得足够多病原菌基因信息将为DNA芯片技术、多重PCR技术的应用提供可能和便利，提高诊断效果。

1.3筛选有效药物及发展疫苗研究。病原菌全基因测序为未来设计高效的抗菌药物及新疫苗研究开启了希望之门，因为细菌全基因组序列的测定一方面能够揭示细菌耐药机制，另一方面可以发现细菌生存所必需的的基因以及细菌感染过程中的关键基因。选择这些基因作为抗菌药物的作用靶点，可开发出针对性较强的新药。

总之，病原菌的主要致病毒素基因不仅存在于染色体中、也存在于质粒、噬菌体中。携带耐药基因的质粒、噬菌体可在细菌的染色体、质粒和噬菌体基因组之间转移，导致耐药基因的播散。

2SARS病毒的基因组研究

2.1SARS病毒的基因组。SARS病毒为正义单链RNA病毒，基因组全长序列为30kb。基因组与包括人冠状病毒在内的其他冠状病毒基因组序列具有中度同源。基因组结构与其他冠状病毒相似，共有11开放读码框架，从基因组5’至3’端分别编码RNA复制酶（复制酶1a、1b）、蛋白酶（如3C样蛋白酶），病毒包膜糖蛋白S和其他包膜蛋白E.M，核蛋白N。在其他冠状病毒中，包膜糖蛋白S被裂解S1和S2，并含有重要病毒中和抗原决定簇，其中S1片段参与病毒-细胞间的识别和结合，S2片段与病毒和细菌间的融合相关。3C样蛋白酶（3CLpro）是冠状病毒主要的蛋白加工酶，对病毒的复制增殖至关重要。参与病毒侵入细胞的包膜糖蛋白和参与病毒复制的RNA复制酶、3Clpro都应与SARS发病有关。

2.2抗SARS冠状病毒药物靶点研究。1a编码的蛋白质，经自身蛋白酶水解成为有功能RNA聚合酶、解螺旋酶两个蛋白酶。一个蛋白酶为类木瓜蛋白酶，可水解1a编码的前体蛋白质；另一个蛋白酶的氨基酸序列与小RNA病毒的3C蛋白酶具有高度同源，为类3C蛋白酶调控病毒复制复合物活性，是抗病毒治疗的重要靶点之一。研究发现，SARS冠状病毒的类3C蛋白酶的空间结构与第一类冠状病毒的人类冠状病毒229E，以及猪冠状病毒（猪传染性胃肠炎病毒transmissiblegastroenteritis，TGEV）的很相似。猪传染性胃肠炎病毒类3C蛋白酶与抑制剂的结合模型与小RNA病毒同属的人鼻病毒类3C蛋白酶与抑制剂的结合模型具相似性，而且临床上已成功地将鼻病毒类3C蛋白酶抑制剂用于治疗普通感冒。目前针对SARS病毒的蛋白酶、病毒吸附于靶细胞等环节的抗SARS病毒的有关研究正在世界兴起。

总之，病毒感染是病毒以一定的方式侵入宿主，在宿主的易感细胞中进行复制和基因表达的过程。宿主细胞基因组可编码病毒受体，目前已经有一些病毒的受体被确认。病毒经受体吸附细胞表面，通过穿入、脱壳、病毒增殖、装配与释放等完成对细胞的感染。病毒侵入机体后在宿主细胞中复制会对宿主造成损伤，这种损伤可能是病毒复制并破坏细胞直接导致的结果，也可能是宿主的免疫系统识别受感染细胞后做出的过度反应引起。

参考文献

[1]Chopra，AP．Boone，SA．Liang，X．AnthraxlethalfactorproteolysisandinactivationofMAPKkinase．JBiolChem，2003,278:9402-9406.

[2]FriedbergEC，FishchhaberPL．TBornotTB：howmycobacteriumtuberculosismayevadedrugtreatmentcell，2003,113:139-140.