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猪链球菌（Streptococcus suis）严重威胁猪和人类健康，且缺乏有效疫苗。研究人员开展猪链球菌蛋氨酸转运蛋白 MetQ 的研究，发现 MetQ 影响细菌生长、毒力、胞内存活及生物膜形成，为防控猪链球菌感染提供新靶点。
在动物健康领域，猪链球菌（Streptococcus suis）可谓是个 “大麻烦”。它是一种革兰氏阳性菌，能在猪群中引发多种严重感染，像败血症、心内膜炎、关节炎、肺炎和脑膜炎等。想象一下，小猪们原本活蹦乱跳，却因感染猪链球菌而萎靡不振，养殖场的经济损失也随之而来。更糟糕的是，这种细菌还会 “跨界”，对人类健康构成威胁，尤其是那些与猪密切接触或食用生猪肉的人，可能会感染脑膜炎和败血症。目前，针对猪链球菌感染，有效的疫苗尚未问世，这使得抗生素被过度使用，进而导致全球范围内抗生素耐药率不断攀升，治疗失败的情况屡见不鲜。
面对这样的困境，来自西班牙萨拉戈萨大学兽医学院微生物学和免疫学系、阿拉贡农业食品研究大学学院（IA2）等研究机构的研究人员决心一探究竟。他们将目光聚焦在猪链球菌的蛋氨酸转运蛋白 MetQ 上，试图揭开它在细菌感染和生存过程中的神秘面纱。最终，他们的研究成果发表在了《Veterinary Research》杂志上。
为了深入了解 MetQ，研究人员运用了多种关键技术方法。在基因层面，通过构建基因敲除突变体，对比野生型菌株和突变体在不同条件下的生长情况，以此探究 MetQ 对细菌生长的影响。利用等温滴定量热法（ITC），精确测量 MetQ 与蛋氨酸的结合能力。借助流式细胞术，确定 MetQ 在细菌细胞表面的定位情况。还通过小鼠感染模型、巨噬细胞吞噬实验等，评估 MetQ 对细菌毒力和抗吞噬能力的作用。
下面来看具体的研究结果：
- MetQ 基因的分布：在猪链球菌 P1/7 菌株的染色体中，metQ 基因与 dapE、metN 和 metI 基因可能形成一个操纵子（metQ/E/N/I），其中 MetQ、MetN 和 MetI 或许共同构成典型的 ABC 转运蛋白复合物。该操纵子在多种链球菌物种中存在，但基因组织和序列同源性在不同物种间差异显著12。
- MetQ 的结构和变异性：猪链球菌 P1/7 的 MetQ 蛋白由 283 个氨基酸残基组成，在不同猪链球菌基因组中序列同源性超 98%。其 N 端有信号序列和用于膜定位的酰化半胱氨酸残基，成熟蛋白含结合氨基酸的结构域。通过分子预测和结构分析，发现它与其他细菌的蛋氨酸转运蛋白存在结构相似性，且具有保守的底物结合残基34。
- MetQ 对细菌生长和蛋氨酸结合的影响：实验表明，在蛋氨酸限制条件下，缺失 metQ 基因的 P1/7ΔmetQ 突变株生长明显受限，而在营养丰富的培养基中生长正常。ITC 实验显示，MetQ 与 L - 蛋氨酸结合的解离常数（KD）为 7.1 μM ，结合反应是放热且自发的，这证实了 MetQ 在蛋氨酸摄取中的关键作用56。
- MetQ 在猪链球菌中的产生和定位：研究人员制备了针对 MetQ 的特异性抗血清，通过 Western blot 检测到猪链球菌 P1/7 在蛋氨酸限制条件下会产生 MetQ，且 MetQ 的产生与蛋氨酸浓度呈负相关。利用流式细胞术和 Proteinase K 可及性实验进一步证实，MetQ 位于细菌细胞表面78。
- MetQ 对猪链球菌毒力的影响：在小鼠感染模型中，感染 P1/7ΔmetQ 突变株的小鼠，其内部器官中的细菌载量明显低于感染野生型 P1/7 菌株的小鼠，这表明 MetQ 在猪链球菌感染期间的传播中起着重要作用910。
- MetQ 对巨噬细胞吞噬活性的影响：巨噬细胞吞噬实验发现，P1/7ΔmetQ 突变株虽对巨噬细胞的粘附率更高，但细胞内细菌数量在 0 小时和 2 小时时均显著低于野生型 P1/7 菌株。同时，P1/7ΔmetQ 突变株对过氧化氢（H2O2）的耐受性更差，这意味着 MetQ 有助于猪链球菌抵抗巨噬细胞产生的氧化应激，从而在细胞内存活1112。
- MetQ 对生物膜形成的影响：研究发现，P1/7ΔmetQ 突变株形成的生物膜比野生型 P1/7 菌株多四倍，且生物膜结构更厚、粗糙度系数更低、覆盖面积更大。这表明 MetQ 在调节猪链球菌生物膜的结构和动态方面发挥着重要作用1314。
综合研究结果和讨论部分，此次研究意义重大。研究人员首次证实了猪链球菌中 MetQ 在蛋氨酸摄取、毒力、抗氧化应激和生物膜形成等方面的关键作用。MetQ 不仅影响细菌在宿主体内的营养获取，还关乎细菌抵抗吞噬和形成生物膜的能力。这一发现为理解猪链球菌的致病机制提供了新视角，也为开发针对猪链球菌感染的新型治疗策略和防控措施奠定了基础，有望在未来解决猪链球菌感染带来的动物和公共健康问题。
