鏈球菌毒力因子溶血素S的研究進展

王 虹，彭 爽，陳德芳

鏈球菌毒力因子溶血素S的研究進展

王 虹，彭 爽，陳德芳

鏈球菌溶血素S (Streptolysin S, SLS)是鏈球菌產生的重要毒力因子之一。化膿鏈球菌、海豚鏈球菌、咽峽炎鏈球菌等多種人和動物致病性鏈球菌均含有該毒力因子，化膿鏈球菌是人類主要的病原菌，其致病機制備受關注。SLS是一個由sagA-sagI9個連續基因編碼修飾的多肽性細胞溶素，具有幫助致病菌滲透上皮屏障、造成組織損傷、抵抗宿主免疫細胞吞噬、與其他毒力因子相互作用的功能；SLS可作為細胞群體感應的信號分子，參與調節其他毒力因子的表達。本文對SLS的結構和在致病過程中的生物學功能作一綜述。

化膿性鏈球菌；鏈球菌溶血素S；結構；致病作用

化膿性鏈球菌(Streptococcuspyogenes)根據其表面C抗原在Lancefield分群中被劃為A族，因此又稱為A族鏈球菌(A group Streptococcus)，是一種重要的人類病原菌，可造成急性壞死性筋膜炎、風濕熱、急性腎小球腎炎等疾病。據世界衛生組織(World Health Organization)統計，該病原菌每年可造成1 800萬繼發性感染和70萬侵襲性疾病，大約50萬人死亡[1]。S.pyogenes具有溶解紅細胞的能力，當生長在血平板上時，菌落周圍可形成一個2～4 mm寬、界限分明、完全透明的溶血環，該現象稱為乙型溶血或β-溶血。1932年Todd[2]證明了S.pyogenes可以產生2種不同的溶血素，一種命名為鏈球菌溶血素O (streptolysin O)，其對氧敏感，另一種命名為鏈球菌溶血素S(streptolysin S，SLS)，在血清中具有較高的溶解性。SLS是一種高毒性的細胞溶素，研究表明SLS通過誘導氯離子快速通過紅細胞破壞紅細胞陰離子交換蛋白band-3，從而破壞溶解紅細胞[3]。除了溶解紅細胞形成完全透明的溶血環以外，SLS還可以損害多種細胞，如淋巴細胞、腫瘤細胞、角質細胞和白細胞。作為重要毒力因子，在S.pyogenes致病過程中發揮著重要作用，本文總結了SLS的結構和在致病中的作用，以期為含有SLS的鏈球菌的研究提供參考。

1 SLS的結構

1.1 SLS的基因結構 1998年Betschel等[4]運用轉座子Tn916插入到兩株臨床分離的S.pyogenes中，發現轉座子插入后S.pyogenes溶血現象消失，進一步研究證明該插入位點位于一個未知開放閱讀框的啟動子區域，并指定為sagA，首次確定了SLS產生的相關位點。2000年Nizet等[5]運用轉座子誘變技術、染色體步移研究、參考S.pyogenes全基因組序列，發現了與SLS產生相關的9個連續基因：sagA、sagB、sagC、sagD、sagE、sagF、sagG、sagH、sagI。對這9個基因進行定點靶向集成誘變，發現S.pyogenes都沒有溶血現象，即不能產生SLS；對sagA啟動子上游和sagI末端序列的下游進行突變卻不影響溶血現象，從而確定了SLS產生的相關基因界限。將完整的sag操縱子轉入到非溶血的乳酸菌(Lactococcuslactis)中進行異源表達，發現乳酸菌產生了β-溶血現象，進一步證明了sag操縱子(sagA-I)對于SLS產生的必要性[5]。

1.2 SLS的蛋白結構 對S.pyogenes的sag操縱子進行計算機模擬分析，表明SLS和第一類細菌素一樣由一個操縱子編碼，其中含有一個結構基因，該結構基因是一個包含氨基端前導區域和羧基末端核心肽的前體肽，操縱子還包括催化前體肽成熟、運載成熟毒素輸出蛋白的基因的編碼機制。Nizet等[5]對S.pyogenes的sag基因簇的各個基因進行研究，預測出了各個基因的蛋白和功能。

sagA編碼了一個53個氨基酸的肽，具有細菌素前體肽的特點：包括一個潛在的Gly-Gly分裂位點，將sagA分為一個23個氨基酸前導肽和一個30個氨基酸的核心肽。含有豐富的Ser(13.2%)，Thr(15.1%)，Cys(13.2%)和Gly(15.1%)殘基，這些殘基是sagA翻譯后修飾的位點[5-6]。

大腸桿菌(E.coli)分泌的細菌素17，由Mcb操縱子(McbA-G)編碼產生，其各基因所編碼的蛋白和細菌素B17產生過程與sag操縱子(sagA-I)編碼的蛋白在SLS產生過程有相似之處，兩種毒素均由McbA或sagA編碼原毒素，隨后在操縱子其他基因編碼的蛋白下修飾、運輸到體外發揮毒性(圖1)。其中McbBCD是細菌素B17中McbBCD編碼組合成的復合酶，其中包含一個脫氫酶(McbC)，一個環化脫水酶(McbB)和“對接”蛋白質(McbD)，這些酶有助于將McbA上的 4個Ser殘留和4個Cys殘基分別轉化為惡唑和噻唑雜環化合物，這些修飾對于成熟細菌素B17的活性是必不可少的[7]。SagB、sagC、sagD所編碼的蛋白能共同形成一個復合酶，其中SagB編碼蛋白與脫氫酶McbC的一致性為22%、sagC與環化脫水酶McbB的一致性為13%、sagD與“對接”蛋白McbD的一致性為18%。Lee等[8]證明了重組的SagBCD能成功替代McbBCD對體外的McbA進行加工，證實了SagBCD與McbBCD復合酶相似，能夠催化雜環化合物的形成。在sagA前導蛋白的分開位點的N端有一個sagC高親和的底物綁定結合位點，通過SagBCD復合物底物sagA得到高效的修飾[9]。這一修飾包含了2個步驟的轉換，即將Ser34，Ser39，Ser46 和 Ser48轉換為惡唑，Cys32轉換為噻唑，Cys24和Cys27對SLS的溶血具有重要性。SagC是一個鋅硫醇氧化脫氫酶，清除來自肽骨架的水，將Cys, Ser 和Thr殘基催化為二氫噻唑，惡唑啉和甲基惡唑啉環。隨后，SagB作為一個脫氫酶，以一種黃素單核苷酸依賴的脫氫催化方式，將上一步的產物分別催化為芳香噻唑，惡唑和甲基惡唑雜環化合物。SagD可能在SagBCD復合物的形成和酶活性的調節中發揮作用[8]。這些雜環化合物合并制約了前導肽的主鏈構象的靈活性，使得成熟的SLS具有更加穩定的結構，這對于其生物活性是必不可少的，因為非結構化的肽，將消耗更多的能量來有效的綁定到靶分子上[10]。因此，原毒素SagA轉化成SLS的過程中離不開復合物SagBCD的修飾作用。SagE是一個25.4 kDa的蛋白，與跨膜蛋白相關，在促進SLS原毒素的成熟中具有重要作用[5, 11-12]。藥物奈非那韋阻止SLS的合成主要是通過抑制CaaX蛋白水解酶和細菌素加工過程酶(CaaX proteases and bacteriocin-processing enzymes，CPBP)家族成員SagE，與該家族中的其他成員一樣，早期認為SagE也是一種免疫相關蛋白，如植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)中細菌素的相關編碼基因PlnP編碼的蛋白，該蛋白具有免疫性。但是通過奈非那韋抑制SLS的產生之后，S.pyogenes的生長并未受到影響，說明SLS沒有擁有任何抗菌活性，表明了sagE 并未參與自身的免疫作用[12]。Sag F是一個26.2 kDa的膜相關蛋白，預測其在SLS的成熟中具有重要作用，但具體機制不明[13]。Sag G 是一個34.2 kDa的蛋白, SagH 是一個42.2 kDa蛋白 和 SagI 是一個41.7 kDa的蛋白，預測都是膜蛋白，共同形成ABC類轉運蛋白參與SLS的產出[13-14]。

這9個基因所編碼的蛋白在S.pyogenes的SLS的形成、成熟、產出過程中發揮著各自關鍵的作用。SLS的產生可以闡述為sagA編碼的SLS前多肽在sagBCD編碼的復合物sagBCD環化修飾和sagE和sagF的進一步催化，最終形成成熟的2.7 kDa的雜環肽類毒素，最后在sagGHI所編碼的ABC類轉運蛋白的作用下，輸出到體外發揮毒性。

圖1 S.pyogenes的SLS sag操縱子、E.coli的微菌素B17 Mcb操縱子以及SLS的產生過程[15]Fig.1 Genetic organization of the streptolysin S-associated gene cluster (sagA-I) from S. pyogenes and the E. coli microcin B17 gene cluster (mcbA-G)，and the process of SLS developing[15]

2 SLS的作用

2.1 幫助菌體穿過上皮屏障S.pyogenes感染時首先定植在宿主表皮層，再越過上皮屏障內化到下層組織。S.pyogenes具有兩種入侵途徑：細胞內途徑，指菌體進入胞內，直接損傷細胞，繼而達到入侵下層組織的目的；細胞旁路途徑，菌體滲透進入下層組織時的路徑為細胞間連接處，幾乎不損傷細胞[16-17]。Tomoko等[17]運用S.pyogenes菌株SSI-1在人結腸腺癌細胞系Caco-2上進行研究，構建了SLS的編碼基因sagA缺失株，發現△sagA菌株所能轉移進入單層Caco-2的能力顯著低于野生株，而sagA重新導入到△sagA菌株后，入侵能力可以恢復達到野生株的水平，因此SLS在促進S.pyogenes滲透到下層組織過程中發揮著重要作用。但是，試驗期間并未檢測到胞內細胞因子TNF-α、IFN-γ、IL-6、IL-8的釋放和細胞的損傷，因此推測在入侵過程中，SLS可能參與調控宿主細胞間鏈接蛋白解連接，而不是直接由SLS的毒素作用和炎性作用導致的。后續研究顯示，在S.pyogenes移位穿過上皮細胞時，SLS介導宿主鈣黏蛋白、鈣蛋白酶到細胞膜上，隨后與半胱氨酸蛋白酶協同來降低宿主上皮細胞間的緊密連接，使細菌通過旁路途徑入侵到深層組織[18-19]。但是關于SLS是如何誘導這一過程中鈣蛋白酶激活的信號通路的機制有待進一步研究，這有助于了解在入侵的早期階段途徑，宿主細胞與S.pyogenes之間的關系。

2.2 引起組織的損傷S.pyogenes最初黏附于角質化的上皮細胞上，SLS誘導滲透效應，導致磷酸化的蛋白激酶Akt丟失，隨后激活絲裂原活化蛋白激酶p38途徑，p38的激活使得NF-κB在核中啟動炎性細胞因子的產生。這一過程可能通過細胞因子受體蛋白和死亡受體蛋白，導致炎性細胞因子自分泌信號的循環，最終使得角質化細胞的細胞程序性死亡[20]。SLS能夠增強角質化細胞上的促炎信號和導致細胞程序性死亡，同時下調蛋白激酶調控的細胞保護作用造成組織損傷。SLS缺失的S.pyogenes在小鼠軟組織感染模型中減弱了組織的損傷程度，表明SLS在皮膚和軟組織感染中是重要的毒力因子，有助于組織損傷[13]。磷酸烯醇式丙酮酸磷酸轉移酶系統[21-22]的破壞和碳代謝阻遏蛋白ccpA[23]缺失在感染的早期階段可以促進SLS的表達及活性，顯著增強對小鼠皮下潰瘍的嚴重性。通過用化學抑制劑抑制SLS的目標蛋白band3后，可以急劇減輕S.pyogenes對體內皮膚的損傷[3]。研究發現即使只有sagA的Ser39突變，都可導致S.pyogenes在小鼠皮膚感染模型失去毒性，該位點的突變阻止了SLS中重要惡唑雜環的形成[9]。SLS還可以與溶血素O、抗吞噬表面蛋白M[13, 24-26]和致熱性外毒素B(Streptococcal exotoxin B，Spe B)[27-28]等S.pyogenes的其他毒力因子相互作用加快組織的壞死。

2.3 對抗宿主的免疫清除 當S.pyogenes穿透皮膚或粘膜到達體內組織后，吞噬細胞率先從毛細血管中移行并聚集到病原菌所在部位，多數情況下，病原菌被吞噬細胞內吞并消化清除。但在深層組織中發現S.pyogenes的存在，說明其存在逃避吞噬細胞清除的機制。通過△sagA的S.pyogenes不能存活在人全血和中性粒細胞中，第一次發現SLS具有對抗吞噬細胞的作用[13]。在S.pyogenes感染斑馬魚的模型中SLS缺失后菌株的毒力顯著小于野生株，并且突變株感染位點比野生株有更多的中性粒細胞聚集浸潤，結果表明SLS是影響宿主中性粒細胞產生的趨化性信號[29]。吞噬細胞主要負責截取和吞噬入侵的S.pyogenes，SLS破壞中性粒細胞在感染位點的聚集可能是細菌特殊的毒力機制來避免先天免疫系統[30]。巨噬細胞是另一個防御S.pyogenes感染的關鍵，△sagA菌株與野生型菌株相比所引起的巨噬細胞的凋亡顯著減少，因此在SLS調控下，通過激活炎癥細胞程序性死亡途徑，S.pyogenes能夠殺死巨噬細胞，可以減小宿主免疫應答[20, 31-33]。但是研究發現海豚鏈球菌(Streptococcusiniae)的SLS在對抗宿主免疫細胞吞噬中幾乎無作用，因為當SLS缺失和野生的S.iniae與鯉魚的白細胞共同孵化時，兩株菌的生長之間并無統計學差異。因此并不是所有β-溶血性鏈球菌的SLS都擁有相同的功能，其具體機制值得進一步研究。

2.4 與其他毒力因子之間協調致病 Chih-Hsin Hung等[34]使用小鼠皮下氣囊感染模型，用野生型S.pyogenesNZ131、△sagB、△speB、△sagB/speB和重組基因補足株進行感染，鏈球菌致熱性外毒素SpeB具有破壞宿主防御系統，幫助細菌逃避免疫清除的功能。在氣囊模型的滲出液調查中發現△sagB/speB菌株中炎癥性細胞因子的表達受到了顯著的抑制，△sagB、△speB、△sagB/speB株比起正常野生株更易受到免疫細胞的殺傷，其中△sagB/speB最顯著，所引起的巨噬細胞凋亡最少。因此在S.pyogenes中SLS和SpeB有助于病原菌逃避來自宿主免疫細胞的殺滅。在皮膚損傷和死亡率試驗中發現，SLS和SpeB之間有協同作用，造成局部組織損傷和小鼠的死亡，其中SpeB的主要作用是局部組織傷害，而SLS在小鼠死亡方面更具有顯著的作用，二者之間在S.pyogenes感染致病過程中具有協同作用。

2.5 作為群體感應信號分子調控毒力因子表達 群體感應(quorum sensing)是指微生物群體在其生長過程中，由于群體密度的增加，導致其生理和生化特性的變化, 顯示出少量菌體或單個菌體所不具備的特征[35]。細菌能自發產生、釋放一些特定的信號分子，當細胞密度增加時，信號分子濃度達到閾值，使得相關基因表達。一些細菌素有群體感應調節的作用，自身的結構肽可作為信號分子來誘導自身在密度依賴的誘導循環中表達。

研究發現sagA與pel(一個未轉錄的mRNA)一起可以調節毒力因子如M蛋白、鏈接酶、SpeB的表達[36-39]。研究發現，隨著S.pyogenes濃度的增加，sagA的表達量也增加，這是作為一個信號分子的顯著標志[40]。在革蘭氏陽性細菌中，信號分子通常是一種寡肽，由ABC類轉運蛋白分泌細胞外。sagA可以以密度依賴的方式和當培養環境中存在SLS兩種情況下表達量上調。在S.pyogenes中，自體誘導物Ⅱ類分子luxS同源物的缺失，改變了細菌的多個生長表型，同時發現luxS突變株由于sagA轉錄的增加使得SLS的活性增強[41]。sagA的表達隨著細胞密度增加而增加，是一個群體感應分子，與pelmRNA一起以一種菌株特異性方式調控了其他毒力因子。

3 展 望

目前對SLS已進行了廣泛研究，但關于其精確的化學結構還尚未知曉，此外其相關基因sagF的具體功能還有待進一步研究。SLS的研究主要集中在人類病原菌S.pyogenes上，而對其他含有該毒素的鏈球菌的研究較少，如S.iniae，咽峽炎鏈球菌等，因此對S.pyogenesSLS的總結可為其他含有該毒素的鏈球菌的致病過程提供參考。

在自然感染過程中，SLS不具有免疫原性，可能是因為其分子量較小且氨基酸經過高度修飾，從而減少了蛋白水解位點，而蛋白水解位點對于抗原的消失和出現起到了關鍵作用；也可能是因為SLS具有強大的毒性來對抗參與先天和獲得性免疫的細胞[42-43]。然而，有研究表明S.iniaeSLS相關基因sagE，sagF，sagG和sagI研發的DNA疫苗，可以對S.iniae的感染起到有效的保護作用[44]。其中sagE的DNA疫苗對雜交條紋鱸進行免疫，結果發現免疫一個月后接種S.iniae，20 d之后該疫苗的相對免疫保護率可以達到95%，兩個月后的相對免疫保護率達到88%，且在血清中產生了特異性抗體IgM來對抗細菌感染[45]。這些結果為通過毒力因子SLS來防控S.pyogenes疾病帶來啟示。

[1] Carapetis JR, Steer AC, Mulholland EK, et al. The global burden of group Astreptococcaldiseases[J]. Lancet Infectious Dis, 2005, 5(11): 685-694. DOI: 10.1016/s1473-3099(05) 70267-x

[2] Todd E. Antigenic streptococcal hemolysin [J]. J Exper Med, 1932, 55(2): 267-280. DOI: 10.1084/jem.5 5.2.267

[3] Higashi DL, Biais N, Donahue DL, et al. Activation of band 3 mediates group AStreptococcusstreptolysin S-based beta-haemolysis [J]. Nat Microbiol, 2016, 1: 15004. DOI: 10.1038/ nmic-robiol. 2015.4

[4] Betschel SD, Borgia SM, Barg NL, et al. Reduced virulence of group AstreptococcalTn916 mutants that do not produce streptolysin S [J]. Infect Immun, 1998, 66(4): 1671-1679.

[5] Nizet V, Beall B, Bast DJ, et al. Genetic locus for streptolysin S production by group Astreptococcus[J]. Infect Immun, 2000, 68(7): 4245-4254. DOI: 10.1128/iai.68.7.4 245-4254. 2000

[6] Tagg JR, Dajani AS, Wannamaker LW. Bacteriocins of gram-positive bacteria[J]. Bacteriologic Rev, 1976, 40(3): 722. DOI: 10.1007/978-3-642-76974-0-5

[7] Milne JC, Roy RS, Eliot AC, et al. Cofactor requirements and reconstitution of microcin B17 synthetase: a multienzyme complex that catalyzes the formation of oxazoles and thiazoles in the antibiotic microcin B17 [J]. Biochemistry, 1999, 38(15): 4768-4781. DOI:10.1021/ bi982975q

[8] Lee SW, Mitchell DA, Markley AL, et al. Discovery of a widely distributed toxin biosynthetic gene cluster [J]. Proc Natl Acad Sci, 2008, 105(15): 5879-5884. DOI: 10.1073/ pnas.080 1338105

[9] Mitchell DA, Lee SW, Pence MA, et al. Structural and functional dissection of the heterocyclic peptide cytotoxin streptolysin S [J]. J Biologic Chem, 2009, 284(19): 13004-13012. DOI: 10.1074/jbc.M900802200

[10] Haft DH, Basu MK, Mitchell DA. Expansion of ribosomally produced natural products: a nitrile hydratase-and Nif11-related precursor family [J]. BMC Biol, 2010, 8(1): 70. DOI: 10.1186/1741-7007-8-70

[11] PSORT I. PSORT: a program for detecting sorting signals in proteins and predicting their subcellular localization [J]. J Mol Biol, 1997, 266: 594-600. DOI: 10.1016/S 0968-0004 (98)01336-X

[12] Maxson T, Deane CD, Molloy EM, et al. HIV protease inhibitors block streptolysin S production[J]. ACS Chemic Biol, 2015, 10(5): 1217-1226. DOI: 10.1021/cb500843r

[13] Datta V, Myskowski SM, Kwinn LA, et al. Mutational analysis of the group Astreptococcaloperon encoding streptolysin S and its virulence role in invasive infection[J]. Mol Microbiol, 2005, 56(3): 681-695. DOI: 10.1111/j.1365-2958.2005.04583.x

[14] Sahl HG, Bierbaum G. Lantibiotics: biosynthesis and biological activities of uniquely modified peptides from gram-positive bacteria [J]. Ann Rev Microbiol, 1998, 52(1): 41-79. DOI: 10.1146/annurev.micro.52.1.41

[15] Molloy EM, Cotter PD, Hill C, et al. Streptolysin S-like virulence factors: the continuing sagA [J]. Nat Rev Microbiol, 2011, 9(9): 670-681. DOI: 10.1038/nrmicro2624

[16] Terao Y, Kawabata S, Kunitomo E, et al. Fba, a novel fibronectin-binding protein fromStreptococcuspyogenes, promotes bacterial entry into epithelial cells, and the fba gene is positively transcribed under the Mga regulator [J]. Mol Microbiol, 2001, 42(1): 75-86. DOI: 10.1046/j.1365-2958.2001.02579.x

[17] Terao Y, Kawabata S, Kunitomo E, et al. Novel laminin-binding protein ofStreptococcuspyogenes, Lbp, is involved in adhesion to epithelial cells [J]. Infect Immun, 2002, 70(2): 993-997. DOI: 10.1128/IAI. 70.2.99 3-997.2002

[18] Sumitomo T, Nakata M, Higashino M, et al. Streptolysin S contributes to group Astreptococcaltranslocation across an epithelial barrier [J]. J Biologic Chem, 2011, 286(4): 2750-2761. DOI: 10.1074/jbc.m110.171504

[19] Sumitomo T. Group AStreptococcustranslocates across an epithelial barrier via degradation of intercellular junctions [J]. J Oral Biosci, 2015, 57(3): 135-138. DOI: 10.1016/j. job. 201 5.03.002

[20] Flaherty RA, Puricelli JM, Higashi DL, et al. Streptolysin S promotes programmed cell death and enhances inflammatory signaling in epithelial keratinocytes during group AStreptococcusinfection [J]. Infect Immun, 2015, 83(10): 4118-4133. DOI: 10.1128 /iai. 006 11-15

[21] Gera K, Le T, Jamin R, et al. The phosphoenolpyruvate phosphotransferase system in group AStreptococcusacts to reduce streptolysin S activity and lesion severity during soft tissue infection [J]. Infect Immun, 2014, 82(3): 1192-1204. DOI: 10.1128/iai.01271-13

[22] Gera K, Le T, Jamin R, et al. The PEP Phosphotransferase System (PTS) in the Group AStreptococcusacts to reduce SLS activity and lesion severity during soft tissue infection [J]. Infect Immun, 2013, 82(3): 241-243. DOI: 10.1128/iai.01271-13

[23] Kinkel TL, McIver KS. CcpA-mediated repression of streptolysin S expression and virulence in the group Astreptococcus[J]. Infect Immun, 2008, 76(8): 3451-3463. DOI: 10.1128/i ai. 00343-08

[24] Humar D, Datta V, Bast D J，et al. Streptolysin S and necrotising infections produced by group Gstreptococcus[J].Lancet, 2002, 359(9301): 124-129. DOI: 10.1016/s0140-6736 (02) 07371-3

[25] Ofek I, Zafriri D, Goldhar J, et al . Inability of toxin inhibitors to neutralize enhanced toxicity caused by bacteria adherent to tissue culture cells [J]. Infect Immun,1990, 58(11):3737-3742.

[26] Smeesters PR, McMillan DJ, Sriprakash KS. The streptococcal M protein: a highly versatile molecule[J]. Trends Microbiol, 2010, 18(6): 275-282. DOI: 10.1016/j.tim.2010.02.007

[27] Ginsburg I. Could synergistic interactions among reactive oxygen species, proteinases, membrane-perforating enzymes, hydrolases, microbial hemolysins and cytokines be the main cause of tissue damage in infectious and inflammatory conditions [J]. Med Hypotheses, 1998, 51(4): 337-346. DOI: 10.1016/s0306-9877(98) 90059-7

[28] Kwinn LA, Nizet V. How group AStreptococcuscircumvents host phagocyte defenses [J]. 2007. DOI: 10.2217/17460913.2.1.75

[29] Lin A, Loughman JA, Zinselmeyer BH, et al. Streptolysin S inhibits neutrophil recruitment during the early stages ofStreptococcuspyogenesinfection [J]. Infect Immun, 2009, 77(11): 5190-5201. DOI: 10.1128/i ai.00420-09

[30] Miyoshi-Akiyama T, Takamatsu D, Koyanagi M, et al. Cytocidal effect ofStreptococcuspyogeneson mouse neutrophilsinvivoand the critical role of streptolysin S[J]. J Infectious Dis, 2005, 192(1): 107-116. DOI: 10.1086/430617

[31] Goldmann O, Sastalla I, Wos-Oxley M, et al.Streptococcuspyogenesinduces oncosis in macrophages through the activation of an inflammatory programmed cell death pathway [J]. Cellular Microbiol, 2009, 11(1): 138-155.DOI: 10.1111/j.1462-5822.2008.01245.x

[32] Sumby P, Zhang S, Whitney AR, et al. A chemokine-degrading extracellular protease made by group AStreptococcusalterspathogenesis by enhancing evasion of the innate immune response [J]. Infect Immun, 2008, 76(3): 978-985. DOI: 10.1128/iai.01354-07

[33] Zinkernagel AS, Timmer AM, Pence MA, et al. The IL-8 protease SpyCEP/ScpC of group AStreptococcuspromotes resistance to neutrophil killing [J]. Cell Host Microbe, 2008, 4(2): 170-178. DOI: 10.3410/f.1121776.578849

[34] Hung CH, Tsao N, Zeng YF, et al. Synergistic effects of streptolysin S and streptococcal pyrogenic exotoxin B on the mouse model of group Astreptococcalinfection [J]. Medical Microbiol Immunol, 2012, 201(3): 357-369. DOI: 10.1007/s00430-012-0241-6

[35] Wu QP, Wu K, Ye YW, et al. Quorum sensing and its roles in pathogenesis among animal-associated pathogens areview [J]. Acta Microbiol Sin, 2009 (7) : 853-858. DOI:10.3321 /j.issn:0001-6209.2009.07.003 (in Chinese)

吳清平，吳葵，葉應旺,等. 群體感應及其在動物病原菌致病中的作用[J]. 微生物學報, 2009(7): 853-858.DOI :10.3321/j.issn:0001-6209.2009.07.003

[36] Li Z, Sledjeski DD, Kreikemeyer B, et al. Identification of pel, aStreptococcuspyogeneslocus that affects both surface and secreted proteins[J]. J Bacteriol, 1999, 181(19): 6019-6027. DOI: 10.1046/j.13 65-295 8.1998.01057.x

[37] Shelburne SA, Olsen RJ, Suber B, et al. A combination of independent transcriptional regulators shapes bacterial virulence gene expression during infection [J]. PLoS Pathog, 2010, 6(3): e1000817. DOI: 10.1371/journal.ppat.1000817

[38] Mangold M, Siller M, Roppenser B, et al. Synthesis of group Astreptococcalvirulence factors is controlled by a regulatory RNA molecule[J]. Mol Microbiol, 2004, 53(5): 1515-1527. DOI: 10.1111/j.136 5-29 5 8.2004.04222.x

[39] Biswas I, Germon P, McDade K, et al. Generation and surface localization of intact M protein inStreptococcuspyogenesare dependent on sagA [J]. Infect Immun, 2001, 69(11): 7029-70 38. DOI: 10.1128/iai.69.11.7029-7038.2001

[40] Salim KY, Azavedo JCD, Bast DJ, et al. Role for sagA and siaA in quorum sensing and iron regulation inStreptococcuspyogenes[J]. Infect Immun, 2007, 75(10):5011-7. DOI:10.1128/IAI.01824-06

[41] Lyon WR, Madden JC, Levin JC, et al. Mutation of luxS affects growth and virulence factor expression inStreptococcuspyogenes[J]. Mol Microbiol, 2001, 42(1): 145-157. DOI: 10.10 46/j.1365-2958.2001.02616.x

[42] Nizet V. Streptococcal β-hemolysins: genetics and role in disease pathogenesis [J]. Trends microbiol, 2002, 10(12): 575-580.DOI: 10.1016/s0966-842x (02)02473-3

[43] Ofek I, Bergner-Rabinowitz S, Ginsburg I. Oxygen-stable hemolysins of group AstreptococciVIII. Leukotoxic and antiphagocytic effects of streptolysins S and O [J]. Infect Immun, 1972, 6(4): 459-464. DOI: 10.1093/infdis/122.6.517

[44] Sun Y, Hu YH, Liu CS, et al. Construction and comparative study of monovalent and multivalent DNA vaccines againstStreptococcusiniae[J]. Fish Shellfish Immunol, 2012, 33(6): 1303-1310. DOI: 10.1016/j.fsi.2012.10.004

[45] Sun Y, Sun L, Xing M Q, et al. SagE induces highly effective protective immunity againstStreptococcusiniaemainly through an immunogenic domain in the extracellular region[J]. Acta Vet Scand, 2013, 55(1): 1-9. DOI: 10.1186/1751-0147-55-78

Research progress on the virulence factors ofStreptococcushemolysin S

WANG Hong, PENG Shuang, CHEN De-fang

(DepartmentofAquaculture,CollegeofAnimalScienceandTechnology,SichuanAgriculturalUniversity,Wenjiang611130,China)

Streptolysin S (SLS), one of the important virulence factors ofStreptococcus, exist in several kinds of human and animal pathogenic bacterial, includingStreptococcuspyogenes，StrepstococcusiniaeandStreptococcusanginosus. SLS is a peptide toxin encoded by nine consecutive genes (sagA-sagI). The functions of SLS include contributing pathogenic bacterium to pass through epithelial barrier, causing tissue damage, resisting to phagocytic clearance of host immune cells and interacting with other virulence factors. In addition, SLS as a signaling molecule of cell quorum sensing is involved in regulating the expression with other virulence factors. This paper summarized the structures and the biological functions of SLS inStreptococcusinfection.

Streptococcuspyogenes; streptolysin S; structure; pathogenic function Supported by the Science fund of Sichuan provincial Department of Education (No. 13ZB0279) Corresponding author: Chen De-fang, Email: chendf_sicau@126.com

10.3969/j.issn.1002-2694.2017.03.018

陳德芳，Email: chendf_sicau@126.com

四川農業大學動物科技學院水產系，溫江 611130

R378.1

A

1002-2694(2017)03-0287-06

2016-10-09 編緝：梁小潔

四川省教育廳項目(No. 13ZB0279)資助