苍白密螺旋体BamA与FadL候选疫苗原的序列变异揭示外膜蛋白的进化分异路径

这篇综述系统分析了186株苍白密螺旋体（TPA）BamA和FadL家族蛋白的序列变异，通过结构-系统发育框架揭示了外膜蛋白（OMPs）在宿主-病原体界面中的进化分异。研究发现突变主要富集于胞外区域和B细胞表位（BCEs），且不同OMPs变异程度差异显著，提示其进化路径分化。值得注意的是，已证实能激发杀菌抗体的候选疫苗原ECLs（如BamA ECL4和TP0856 ECL2/4）高度保守，为全球有效的梅毒疫苗设计提供了关键靶点。

　　

苍白密螺旋体外膜蛋白的进化博弈与疫苗靶点探索

ABSTRACT
苍白密螺旋体亚种（TPA）外膜蛋白（OMPs）的序列变异对理解螺旋体流行传播及疫苗设计至关重要。研究团队此前鉴定出BamA（TP0326）和FadL家族成员（TP0548、TP0856等）的胞外环（ECLs）可作为多价疫苗组分。本研究通过分析来自马拉维、中国和哥伦比亚的186株TPA基因组，结合AlphaFold3预测的3D结构，揭示了这些OMPs的变异模式与进化轨迹。

INTRODUCTION
梅毒由高度免疫逃逸的TPA引起，其非典型外膜缺乏脂多糖且OMPs密度极低，被称为"隐形病原体"。TPA OMPeome包含参与外膜组装的BamA、LptD，以及营养转运相关的FadL家族蛋白。由于TPA为胞外病原体，疫苗诱导的抗体需靶向其OMPs的胞外区域。

RESULTS

Sources and phylogenies of TPA genomes
186株TPA基因组分为8个亚群（5个Nichols系和3个SS14系），呈现明显地理限制性。SS14系占主导（79%），但哥伦比亚地区Nichols系比例较高（31.3%）。所有亚群均表现出地域特异性分布，仅Nichols E和SS14 Omega B含跨地区菌株。

TPA BamA和FadL 3D模型
AlphaFold3预测显示，BamA的ECL3比既往模型更长，而TPA FadLs的"舱门"结构延伸至胞外环境，与传统FadL的β-链三折结构不同。

BamA变异集中于ECLs且与亚群共进化
Nichols与SS14参考株的BamA存在9个差异位点（6个位于ECL3）。39株Nichols系中仅1株与参考序列完全一致，而147株SS14系中53株保持参考序列。94%的SS14 Omega C菌株携带ECL8的D841G突变（蛋白型14）。

TP0856与TP0859高度保守
两种蛋白在参考株中序列完全一致。TP0856仅在3株SS14系中发现突变，包括2株ECL7变异和1株提前终止突变。TP0859的变异仅见于12株来自马拉维的菌株。

TP0858变异主要源于点突变
参考株间仅存在ECL7的S380N保守差异。Nichols系中61.5%菌株携带变异，而SS14系仅8.2%。Nichols Y菌株的ECL4存在与TP0856的重组事件。

TP0548因舱门和ECL2变异呈现高变特性
Nichols与SS14参考株存在22个差异（17个非保守）。Nichols系变异集中于舱门区域，而SS14 Omega C菌株的突变集中在ECL2（92株含5个相邻残基突变）。

TP0865在Nichols E亚群因跨亚种重组呈现高变
Nichols E菌株的TP0865在89-193和289-395区域携带27个突变，与既往报道的TPA与地方性密螺旋体（TEN/TPE）重组事件吻合。

OMP谱反映进化分异
OMP序列串联分析重现了TPA系统发育结构。Nichols系呈现更高多样性，而SS14系主要聚集于两个主导谱型（3^S和13^S）。

可变与保守区域均含预测B细胞表位
DiscoTope和ElliPro预测显示，突变热点区域（如BamA ECL3、TP0548舱门）与BCEs高度重叠。值得注意的是，保守区域如TP0856 ECL2/4也预测存在强BCEs。

候选疫苗原ECLs高度保守
5个已验证能激发杀菌抗体的ECLs（BamA ECL4、TP0856 ECL2/4等）在186株中高度保守，仅16株携带突变。TP0858 ECL4在Nichols E菌株中的非保守突变（N277K/T281S）是主要变异来源。

DISCUSSION
研究揭示了TPA OMPs在免疫压力下的进化平衡：BamA和FadLs通过ECLs变异实现免疫逃逸，同时受结构功能约束。地理限制性亚群的特异变异模式提示区域人口因素可能驱动OMP进化。尽管存在变异，关键疫苗靶标ECLs的保守性为其全球应用提供可能。该结构-系统发育框架为解析宿主-病原体互作提供了新视角，并为终结梅毒这一千年瘟疫的疫苗设计奠定基础。

MATERIALS AND METHODS
研究采用全基因组测序（WGS）和生物信息学分析，结合AlphaFold3结构预测与BCE算法（DiscoTope/ElliPro），系统评估了OMPs的变异模式。样本来自三大洲的早期梅毒患者，经伦理委员会批准，使用定制RNA探针富集和Illumina平台测序，数据通过定制生物信息流程分析。