变形链球菌胶原结合蛋白Cnm的多功能黏附特性：结构解析与功能研究

这篇综述深入解析了变形链球菌（S. mutans）毒力因子Cnm的结构与功能，通过晶体结构解析和分子对接技术，首次揭示了其N2结构域（DEv-IgG折叠）同时介导胶原蛋白和清道夫受体半胱氨酸富集域（SRCR）的高亲和力结合，为靶向干预口腔及全身感染提供了新靶点。研究通过竞争实验和位点突变验证了Y176/F192等关键残基的双重功能，为开发抗黏附疗法奠定基础。

　　

1 引言

变形链球菌作为龋病主要病原体，其表面锚定的LPXTG家族黏附素Cnm在特定血清型（e/f/k）中发挥关键作用。不同于其他黏附素（如AgI/II、GbpC），Cnm以独特的多功能特性参与口腔定植和全身感染，包括感染性心内膜炎和脑微出血。其结构域划分为N端分泌信号、胶原结合区（A结构域）、富含苏氨酸区（B结构域）和C端LPXTG锚定基序，其中A结构域又包含N₁和N₂两个子域。

2 材料与方法

2.1 蛋白表达与纯化

通过pET23d载体系统表达Cnm全长（Cnm-FL）及截短体（Cnm-N₁/N₂/N₁₂），经镍柱亲和层析和分子筛纯化。2.2 晶体学分析：Cnm-N₂在1.6 ?分辨率下解析（PDB 7LGR），空间群P3₁21，采用分子置换法以金黄色葡萄球菌Cna（54%同源性）为模板。2.5 分子对接：ClusPro服务器预测Cnm-N₂与SRCR₁（6SA4）的相互作用界面。

3 结果

3.1 结构特征

Cnm-N₂呈现典型的DEv-IgG折叠，含两个α螺旋、10条β链和Lys177-Asn291异肽键（图1C-D）。与Cna-N₂叠加RMSD仅0.75 ?，保守胶原结合残基Y176/F192/N194与可变残基D224/T226/S232/M276构成结合界面（图2）。

3.3 SRCR结合新功能

表面等离子共振（SPR）显示所有Cnm构象与SRCR₁₂₃结合达纳摩尔级亲和力（K_D 5.51×10^?9 M），其中Cnm-FL亲和力最高（表3）。竞争实验证实胶原与SRCR₁共享结合位点（图4A）。

3.5 关键残基验证

丙氨酸扫描突变揭示：Y176A/F192A对胶原和SRCR₁₂₃的结合抑制最显著（>70%），而T226A/S232A反增强胶原结合（图5）。分子对接模型显示SRCR₁覆盖胶原结合凹面，涉及18个界面残基重叠。

4 讨论

Cnm通过DEv-IgG折叠的“双面黏附”机制，在口腔中靶向SRCR/Gp340实现高效定植，在全身感染中则利用胶原/层黏连蛋白结合促进组织侵袭。Y176/F192的疏水相互作用和N194/D224的静电贡献构成多功能结构基础。相比AgI/II的分散结合位点，Cnm的集中结合界面更利于小分子抑制剂设计。该研究为干预变形链球菌介导的龋病、心内膜炎及脑血管病变提供了精准靶点。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持结论，专业术语如DEv-IgG、SRCR等均保留原文格式，实验方法及数据均来自原文描述。）