沙门氏菌编码多种黏菌素脂蛋白，这些脂蛋白在与肽聚糖的结合方式以及分子间的相互作用方面存在差异

《The Cell Surface》：Salmonella encodes murein lipoproteins differing in the anchoring to peptidoglycan and intermolecular association

沙门氏菌伤寒血清型（S. typhimurium）编码两种муреин липопротеины（LppA和LppB），其中LppB的C末端含独特半胱氨酸（C78）和赖氨酸（K79）序列。研究发现LppB通过C78-C78二硫键桥形成同源二聚体，并偏好结合4,3-交联muropeptides，其锚定依赖LdtB酶的ε-氨基。基因组分析揭示沙门氏菌属存在31种不同C末端的Lpp变体，主要分布于S. enterica亚种I（enterica），可能与宿主免疫逃逸相关。

　　在研究细菌细胞壁结构及其在宿主感染中的作用时，科学家们发现了一些重要的差异，特别是在*Salmonella enterica*的某些菌株中。例如，*Escherichia coli*中仅存在一种名为Braun脂蛋白（Lpp）的细胞壁连接蛋白，而*Salmonella typhimurium*则编码了两种类似的脂蛋白，即LppA和LppB。LppB的C末端序列（-RICK）与其他菌株中的Lpp不同，这表明LppB可能在功能或进化上具有独特性。本研究通过一系列实验，深入探讨了LppA和LppB如何与细胞壁成分（如muropeptide）发生共价结合，并揭示了其在不同菌株中的多样性。

### LppB的特性与功能

研究发现，LppB不仅在结构上与LppA存在差异，而且在功能上也表现出独特的特征。首先，LppB在C末端具有一个半胱氨酸残基（C78），这使其能够形成一种跨分子的二硫键，从而促进LppB的二聚化。这一特性在*Salmonella typhimurium*的野生型菌株中观察到，但在缺乏LppA的菌株中，这种二硫键的形成则更为显著。实验中，通过SDS-PAGE和Western blotting分析发现，在未添加还原剂β-mercaptoethanol的情况下，LppB表现出更高的分子量，这与二硫键的存在相关。而LppA则不受这种二硫键的影响，表明LppB可能通过这种方式在细菌细胞壁中发挥不同的作用。

此外，LppB的C末端还有另一个关键的赖氨酸残基（K79），该残基可能在LppB与细胞壁的共价结合中起作用。通过将LppB的K79替换为精氨酸（K79R），研究人员发现该突变体在细胞壁中无法形成稳定的共价连接，这表明K79是LppB锚定到细胞壁的关键位点。这种结合方式与LppA有所不同，LppA通常与4,3-和3,3-交联的muropeptide结合，而LppB则更倾向于与4,3-交联的muropeptide结合。这种差异可能意味着LppB在细菌的结构稳定性和与宿主的相互作用中扮演着不同的角色。

### LppB的结合机制

LppB的结合机制涉及一种特殊的酶，即L,D-转肽酶LdtB。实验表明，当LdtB缺失时，LppB无法与细胞壁形成共价连接，而LppA的结合则不受LdtB的影响。这一发现表明，LdtB是LppB锚定到细胞壁的必要因素。同时，研究人员还发现，LppB在某些情况下会经历O-甲基化修饰，这种修饰可能影响其与细胞壁的结合效率。通过质谱分析，研究人员发现部分LppB分子的K79残基发生了O-甲基化，导致其分子量增加。这一修饰可能是细菌适应不同环境条件的一种策略，例如增强其在宿主免疫系统中的隐蔽性。

### *Salmonella*菌株中Lpp的多样性

研究进一步揭示了*Salmonella*属中Lpp的多样性。通过对超过158,000个*Salmonella*基因组进行分析，研究人员发现了多达31种不同的Lpp变体，这些变体主要在C末端区域表现出差异。这些变体可以分为三个主要的进化分支，其中两个分支与*E. coli*的Lpp具有较高的同源性，而第三个分支则具有独特的C末端序列（如-RICK）。这种多样性可能与*Salmonella*广泛的宿主适应性有关。例如，大多数“非enterica亚种”的*Salmonella*菌株主要感染冷血动物，而这些菌株的Lpp变体可能在进化过程中形成了特定的适应策略。

此外，研究还发现，某些*Salmonella*菌株中存在三个Lpp变体，这可能表明这些菌株在与宿主的相互作用中具有更复杂的调控机制。例如，*Salmonella* typhimurium的LppA和LppB可能在不同的生理条件下表达，从而影响细菌的细胞壁结构和宿主感染能力。这一发现为理解*Salmonella*如何适应不同宿主环境提供了新的视角。

### LppB与宿主免疫系统的相互作用

研究还推测，LppB的多样性可能是*Salmonella*逃避宿主先天免疫系统的一种策略。例如，Toll样受体2（TLR2）能够识别*E. coli*的Braun脂蛋白，而*Salmonella*中某些Lpp变体可能通过改变其C末端序列来避免被TLR2识别。这一假设得到了部分支持，因为某些*Salmonella*菌株的Lpp变体在C末端具有不同的氨基酸序列，可能影响其与宿主免疫系统的相互作用。例如，*Salmonella* gallinarum的Lpp2变体具有独特的C末端序列（-KVVSHVRK），可能使其在宿主免疫系统中具有更低的识别率。

### LppB的进化与功能意义

LppB的进化可能与*Salmonella*的宿主适应性密切相关。通过比较不同*Salmonella*菌株的Lpp序列，研究人员发现，C末端区域的变异是导致Lpp多样性的重要因素。这种变异可能使细菌在不同的宿主环境中获得竞争优势。例如，某些Lpp变体可能帮助细菌在宿主细胞中更好地定植或逃避免疫系统的攻击。此外，LppB的二硫键形成可能在细菌的细胞壁结构中起到重要作用，例如增强细胞壁的稳定性或促进与其他膜蛋白的相互作用。

### 实验方法与技术

为了研究LppA和LppB的结合特性，研究人员采用了一系列实验方法，包括质谱分析、Western blotting和基因敲除技术。通过使用不同条件下的培养基，研究人员发现LppB的表达可能受到环境因素的影响，例如氧气供应、盐浓度等。在某些条件下，LppB的表达量会增加，这可能与其在细胞壁中的功能有关。此外，通过构建基因敲除菌株，研究人员能够单独研究LppA和LppB的作用，例如发现LppB的结合依赖于LdtB的活性。

### 未来研究方向

尽管本研究揭示了LppB的一些关键特性，但仍有许多问题需要进一步探索。例如，LppB的二硫键是否在特定的生理条件下形成，以及这种结合是否影响细菌的生存策略。此外，LppB的O-甲基化是否是一种普遍存在的现象，还是仅在某些菌株中发生，这些问题仍有待解答。未来的研究可以结合更多的生物信息学分析和实验验证，以揭示LppB在*Salmonella*中的具体功能及其在宿主-病原体相互作用中的作用。同时，也可以进一步探讨Lpp的多样性如何影响细菌的适应性和致病性，为开发新的抗菌策略提供理论依据。