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上海酶聯(lián)生物研究所
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閱讀：2102發(fā)布時間：2011-1-4
1．炭疽桿菌
炭疽桿菌是一種zui大的致病菌，長5～10um，寬1～3um。它有莢膜、無鞭毛，無運動性，革蘭染色陽性，是一種需氧菌或兼性厭氧菌。它在動物體內呈單鏈狀或形成短鏈，不形成芽孢，可以形成莢膜；在培養(yǎng)物中則形成長鏈，菌體兩端平切，竹節(jié)狀。
在外界不良環(huán)境條件下可形成芽孢，圓形或卵圓形，位于菌體*或稍向一端。在普通瓊脂平板上長成灰白色、不透明、扁平、表面粗糙、邊緣不整的菌落，低倍顯微鏡下觀察呈卷發(fā)狀。該菌分解葡萄糖、麥芽糖，產酸不產氣，液化明膠。穿刺培養(yǎng)時，菌落沿穿刺線向周圍伸延，表層較長，管底較短，呈倒立的松樹狀。
以前通常認為炭疽桿菌無鞭毛，但梁旭東通過半固體擴散生長法研究國內炭疽桿菌（Bacillusanthracis），發(fā)現(xiàn)受試菌株中90％．以上具有鞭毛，并經各種經典方法和分子生物學方法證實了這一結果，提示具有鞭毛是國內分離的炭疽桿菌的一種特征，且不排除國外分離的炭疽桿菌也具有鞭毛的可能性。這一發(fā)現(xiàn)無疑對炭疽桿菌的研究提出了新的問題，說明炭疽菌是集芽孢、莢膜、鞭毛、菌毛于一體的細菌之一，是很好的細菌研究模型。
目前已知炭疽桿菌可產生4種抗原，即保護性抗原、莢膜抗原、菌體抗原與芽孢抗原。保護性抗原是炭疽桿菌在生活過程中產生的一種細胞外蛋白質成分，為炭疽桿菌毒素的組成部分，具有免疫原性，能保護動物抵抗本菌的感染，但只能使炭疽感染者獲得短暫的免疫力；莢膜抗原是由D—*多肽組成的與毒力有關的一種抗原，當產生莢膜的能力失去后，其毒力隨之消失，值得注意的是，莢膜抗原所產生的抗體在動物體內并無保護作用；菌體抗原為多糖類物質，其特點是耐熱、抗*、性質穩(wěn)定，因此在*尸體中經較長時間或加熱煮沸后也不受破壞，仍可與特異性免疫血清發(fā)生沉淀反應，但與毒力無關；另外研究發(fā)現(xiàn)炭疽桿菌的芽孢的外膜含有抗原決定簇，此抗原具有免疫原性及血清學診斷價值。
2．炭疽桿菌基因組
炭疽桿菌的致病性與其表達的特異性蛋白PA、LF和EF有關，其傳染性和適應逆境的能力與其莢膜形成有關，這些特異性表型特征取決于主基因組及2個特異性質粒（pX01和pX02）。炭疽桿菌主基因組上有關基因與其正常的生命活動有關，包括蛋白質的合成、物質轉運等，而編碼致病毒素的基因pagA、lef和cya位于pX01質粒上，與芽孢形成有關的基因（如capA、capB、capC等）則位于pX02質粒上。基因組的完整性是炭疽桿菌致病性和芽孢形成的必要前提。環(huán)境誘導和復制錯誤導致基因發(fā)生變化，包括堿基的缺失、插人等各種突變甚至質粒的丟失，這些因素是新病原體形成的原因，也反映了不同菌株之間的親緣關系和單株特征。不同微生物基因序列的差異是菌株分類和鑒定的分子基礎，而DNA指紋圖譜、*特異序列以及高度保守序列多態(tài)性等反映了炭疽桿菌的基因特征，也為臨床基因診斷提供了可靠依據。
炭疽桿菌基因組組成：炭疽桿菌基因組分為主基因組和質粒兩部分，質粒包括pX01質粒和pX02質粒。
（1）主基因組 炭疽桿菌的大多數(shù)生命活動所需要的基因都位于主基因組上，主基因組為巨大的環(huán)形雙鏈DNA，其長度為5227293bp，共有5508個開放閱讀框（ORF），已知功能基因序列約占50％，保守基因序列約占22％，理論推測基因序列約占16％，未知功能基因序列約占12％。其中對疫苗設計可能有意義的ORF約240個，而與表面抗原形成有關的ORF約為20個，包括SAP、EA1蛋白基因以及相關酶類（如乙醛脫氫酶等）基因。此外，基因組中還具有炭疽特異的數(shù)目變異的串連重復區(qū)和高度保守的RNA聚合酶基因等。
（2）質粒pX01 炭疽桿菌的強致病性取決于pX01質粒，該質粒長181．6kb。編碼致病因子EF、LF和PA的基因pagA、lef和cya均位于該質粒上，并與毒素調節(jié)因子基因actzA、pagR等一起組成44．8kb的毒力島（pathogeni cityisland），而毒力島的兩端則為拷貝數(shù)相近的相互倒置的ISl627元件。該質粒上共存在217個ORF，包括topA以及與啟動質粒復制、維持質粒穩(wěn)定相關的基因。
（3）質粒pX02 pX02質粒與炭疽桿菌莢膜的形成有關，共長94．8kb。參與多聚2D2*莢膜合成的CAP元件，由3個順反子capB、capC和capA組成，這3個順反子從各自起始轉錄區(qū)按照同一方向轉錄，形成連續(xù)的3個ORF，共3244個堿基。在CAP元件的下游存在一個1401bp的ORF，編碼dep蛋白，該基因編碼蛋白可能參與莢膜大分子的降解，與小分子的多聚2D2*形成有關。此外，該質粒還有capA等調節(jié)基因。
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