能“控制”细菌毒力 谷胱甘肽在细菌中的作用机理

低分子量 硫醇是含有还原性巯基的分子，可对活性氧 (ROS)、活性氮(RNS) 和其他自由基进行解毒，这对于维持细胞中的抗氧化防御很重要。在细菌中，低分子量硫醇可以在恶劣的条件下促进细菌健康和存活，例如对抗氧化应激以及调节发病机制。

广泛存在于革兰氏阴性菌中的低分子量硫醇为谷胱甘肽(GSH;L-γ-谷氨酰-L-半胱氨酰-甘氨酸)，浓度在毫摩尔范围内。GSH 在毒力中的作用是多种多样的，包括激活毒力基因表达和促进最佳生物膜形成。GSH 还可以转化为硫化氢(H2S)，这对某些细菌的发病机制很重要。除了谷胱甘肽之外，一些细菌还会产生其他低分子量硫醇，例如影响细菌毒力的霉菌硫醇和杆菌硫醇。

近期，新加坡国立大学一研究团队就低分子量硫醇直接或间接以及通过调节宿主免疫系统调节细菌发病机制的功能进行研究，并在《Redox Biology》发布研究成果“New roles for glutathione: Modulators of bacterial virulence and pathogenesis”。

在该项研究中，研究人员针对GSH在病毒中的相关机制进行研究发现，GSH在经过翻译修饰后具有直接控制细菌毒力的作用;在酸性条件下GSH能够破坏和裂解dsDNA，导致生物膜破坏;虽然H2S能够保护细菌免受氧化应激，但它也作为细菌毒力的一种，而在某些细菌中，GSH能够分解代谢产生H2S而产生毒力，所以谷胱甘肽化能够控制细菌毒力;除此之外，MSH(放线菌及其分枝杆菌中的产生的主要杆菌硫醇)和 BSH (革兰氏阳性菌中的产生的主要杆菌硫醇)在某些不产生 GSH 的细菌中是 GSH 功能等效物; 研究证实，虽然GSH与细菌感染没有直接关系，但研究人员已经找到GSH对免疫系统产生广泛影响的证据，这些影响在受到病原体攻击时会影响免疫功能，从而成为一种免疫调节剂。

谷胱甘肽是许多细菌中维持代谢和稳态的最重要的氧化还原系统，它通过维持细菌的最佳生长和存活而在细菌致病性中发挥作用。还不够清楚的是，一些细菌如何利用谷胱甘肽作为转录因子的减少部分或变构调节因子来直接上调毒性途径。

一些细菌还可以通过细菌毒力因子的谷胱甘肽化来控制许多翻译后反应。此外，谷胱甘肽通过多种复杂的方式调节免疫系统，从而影响感染结果。GSH可以修饰细菌和宿主细胞中氧化还原敏感转录因子，从而影响转录变化。其中许多变化可能是通过酶和转录因子的谷胱甘肽化作用，以及能量代谢的变化，而这些变化现在才刚刚开始被探索。

这些复杂的变化将影响感染在哺乳动物宿主中的进展方式。关于 GSH 如何调节对感染的免疫反应的研究领域目前尚未得到充分研究。研究人员预测，通过进一步的研究，将发现更多的例子来证明不同的细菌病原体如何使用 GSH 来调节其毒力，以及宿主如何使用 GSH 来调节其对这些细菌入侵的反应。

参考资料：Joanne Wei Kay Ku, Yunn-Hwen Gan,New roles for glutathione: Modulators of bacterial virulence and pathogenesis,Redox Biology,Volume 44,2021,102012,ISSN 2213-2317.