第三节结核分枝杆菌的微细结构及

第三节　结核分枝杆菌的微细结构及 基因组结构

结核分枝杆菌的细胞结构由细胞壁、细胞膜、细胞质组成。细胞壁骨架由肽聚糖和类脂质连接而成，因此也可认为是革兰氏阳性菌。在电子显微镜下可进一步观察到菌体微细结构。

近年来，发现结核分枝杆菌细胞壁外尚有一层荚膜。一般因制作切片时遭受破坏而不易看到。若在制备电镜标本固定前用明胶处理，可防止荚膜脱水收缩。在电镜下可看到菌体外有一层较厚的透明区，即荚膜，荚膜对结核分枝杆菌有一定的保护作用。

结核分枝杆菌的细胞膜的外层为坚硬的肽聚糖（PG）层。在PG层的外侧，PG与阿拉伯半乳聚糖（AG）连接。在AG的外侧为分枝菌酸。菌体表面结构的最外层为糖脂，多与分枝菌酸相连。海藻二糖的PCT、AG和分枝菌酸盐复合物（索状因子）也与细胞壁结构相连结。核菌体细胞壁的酰化海藻糖-2＇-硫酸盐可能在细菌的毒力上起重要的作用，因为多数有毒力的结核分枝杆菌能产生酸性硫脂，与细菌灭活巨噬细胞中吞噬体的作用有关系。

结核分枝杆菌细胞壁成分之一的阿拉伯甘露糖脂（lipoarabinomannan，LAM），从细胞膜开始一直延伸贯穿整个细胞壁，乃至细菌表面。结核分枝杆菌的LAM的阿拉伯糖末端连接有数个甘露糖残基。而快速生长的非致病性分枝杆菌LAM的阿拉伯糖末端则连接肌醇磷酸盐。末端结构的差异也反映了细菌对巨噬细胞反应上的不同。

1998年，英国Sanger中心和法国Pasteur研究所联合报告了结核杆菌H37Rv全基因组序列图。该研究表明，结核杆菌基因组大小为4.4Mbp，包含4000多个基因，约3995个开放阅读框架,占整个基因组编码容量的91% ,大多数用于编码脂类代谢酶；其中，蛋白质编码基因有3924个开发读码框，90%具有潜在编码能力。牛分枝杆菌的全基因组序列于2003年完成。基因组序列4345492bp，平均G＋C含量为65.63%，共有3951个基因编码蛋白质，包括一个原噬菌体和42个插入序列（IS）。令人惊讶的是，基因组在核苷酸水平上的组成排列99.95%与肺结核分枝杆菌相同，但是遗传信息的缺失已经引起基因组的减小。此外，牛分枝杆菌没有独一无二的基因暗示不同的基因表达可能对人和牛分枝杆菌的宿主取向有重要意义。基因组测序表明牛分枝杆菌有11个缺失区，大小从1kb到12.7kb，这些已经通过测序被证实。值得注意的是，在牛分枝杆菌基因序列中包含一个基因座TbD1，现有的肺结核分枝杆菌菌株的大多数都不含有该基因座。因此，总体上讲，缺失是修整牛分枝杆菌基因组的主要机制。

在牛分枝杆菌和肺结核分支杆菌H37Rv间存在着2437个单核苷酸多态性（SNPs），与结核分枝杆菌CDC1551间存在着2423个单核苷酸多态性（SNPs）。3个分枝杆菌同一长度的基因组编码2504个蛋白（CDS）的比较揭示出，牛分枝杆菌有1629个编码序列与结核分枝杆菌H37Rv是相同的，1656个蛋白编码序列与CDC1551是相同的。通过对编码2082个蛋白序列的比较显示，H37Rv和CDC1551两种结核分枝杆菌菌株没有区别。在所选的编码序列中，与结核分枝杆菌H37Rv相比，牛分枝杆菌有506个同义和769个非同义单核苷酸多态性。与结核分枝杆菌CDC1551相比，牛分枝杆菌有506个同义和800个非同义单核苷酸多态性。这个分析不仅强调了肺结核分枝杆菌复合物成员的基因序列的守恒，也说明牛分枝杆菌与结核分枝杆菌的差异。

在牛分枝杆菌AF2122/97和肺结核分枝杆菌H37Rv中，存在编码29种PE-PGRS和28种PPE蛋白基因的广泛多样性，即一部分基因可能会发生插入或缺失，另一部分基因则会发生移码。因为这些蛋白中有60%不同，很明显，大部分基因相同的基因组的剩余部分是不一致的，表明这些基因家族序列具有广泛的多态性，变异来源于选择压力。对牛结核分枝杆菌基因组序列的比较分析说明，牛结核分枝杆菌主要表型特点的遗传依据、遗传信息的缺失是修整基因组的主要方式。