肠出血性大肠杆菌中Shiga毒素2a A亚基过量产生的分子机制及其临床意义

为解决肠出血性大肠杆菌(EHEC)中Shiga毒素(Stx)亚基表达比例与经典AB5结构模型不符的问题，德国霍恩海姆大学团队通过qPCR、Western blot和定量ELISA技术，首次证实Stx2a的A亚基(StxA2a)在转录和翻译水平均显著过量于B亚基(StxB2a)，部分菌株比例高达4.63:1，为理解游离A亚基的细胞毒性机制提供了分子基础。

　　

肠出血性大肠杆菌(EHEC)引发的溶血性尿毒综合征(HUS)是全球公共卫生威胁，其核心致病因子Shiga毒素(Stx)传统上被认为以AB₅五聚体结构发挥作用——1个催化活性的A亚基(StxA)与5个受体结合的B亚基(StxB)组成。然而近年研究发现，单独的StxA亚基仍能进入真核细胞引发毒性，这挑战了经典毒素组装理论。更关键的是，目前尚不清楚细菌内Stx亚基的实际表达比例是否符合1:5的模型假设，或是否存在游离A亚基的释放现象。

德国霍恩海姆大学食品微生物研究所Katrin Neudek团队在《Scientific Reports》发表的研究，首次系统揭示了EHEC野生菌株中Stx2a亚基的真实表达格局。研究人员选取6株具有临床代表性的Stx2a阳性菌株（包括2011年德国O104:H4暴发株LB226692），通过多组学技术发现：无论是转录还是翻译层面，A亚基均显著过量产生，最高达B亚基的4.8倍，颠覆了既往认知。

研究采用三大关键技术：1) 定量实时PCR(qPCR)分析诱导前后stxA2a与stxB2a基因表达差异；2) 天然PAGE结合Western blot检测培养上清中游离亚基；3) 建立StxA2a/StxB2a特异性定量ELISA，精确计算亚基蛋白比例。所有实验均设生物学重复（n=3），数据经ANOVA统计分析。

Unexpectedly, the Stx2a subunit genes stxA2a and stxB2a are not transcribed in a 1:5 or 1:1 ratio
qPCR结果显示，所有菌株的stxA2a转录水平均高于stxB2a（平均1.90±0.55倍），其中O26:H11型HUSEC018菌株差异最显著（2.26倍）。这与基于噬菌体操纵子结构的1:1转录模型或AB₅结构的1:5假设均不符。

Free Stx subunits are detectable in culture supernatants of STEC and EHEC wildtype strains
Western blot在全部6株菌培养上清中均检测到游离StxA2a单体（35 kDa），而StxB2a则以五聚体（70 kDa）或中间复合体（40-50 kDa）形式存在。值得注意的是，商用抗体11E10仅识别游离A亚基，暗示天然AB₅复合体中A亚基表位可能被遮蔽。

The subunit ratio(StxA2a:StxB2a) differs between STEC and EHEC wildtype strains
定量ELISA揭示惊人差异：O157:H7型HUSEC003等3株菌亚基比接近1:1，而食品分离株TS18/08与O104:H4暴发株LB226692却高达4.63:1。换算分子数发现，HUSEC018每毫升培养液含2.98×10¹³个A亚基，远超B亚基（6.59×10¹²）。

讨论部分指出，这种亚基失衡可能源于多重调控机制：1) 噬菌体启动子pR'外可能存在次级启动子（如slt-I操纵子中的stxB特异性启动子）；2) mRNA稳定性差异（stxA2a半衰期延长）；3) 小RNA（如噬菌体?24B产生的20-nt miRNA）的翻译抑制。尤其值得注意的是，高毒性菌株（如O26:H11）普遍呈现A亚基过量特征，提示游离StxA2a可能在HUS发病中起独立作用。

该研究首次从分子水平证实EHEC天然存在StxA2a过量产生现象，为解释Heinisch等报道的游离A亚基毒性提供了理论依据。未来需进一步探究亚基失衡的进化意义及其与疾病严重程度的相关性，这对开发针对StxA亚基的特异性治疗策略具有重要指导价值。