CS2菌毛的生物力学与结构特性

产肠毒素大肠杆菌（ETEC）是全球腹泻的主要原因，发展中国家儿童的感染常导致高死亡率。分离的ETEC表达大量定植因子（菌毛/ pilus），其中通过交替伴侣蛋白途径（ACP）组装的CFA/I和CFA/II是最常见的。菌毛是丝状结构，其杆状主体主要由螺旋排列的单一菌毛蛋白亚基组成，具有允许其解绕和重绕的独特生物力学能力。在动态剪切力的不利条件下，持续的ETEC感染主要归因于ETEC菌毛的此生物力学特征。近期关于菌毛作为毒力因子作用的认识正指向其结构与生物力学特征的进化适应。本工作中，我们研究了来自CFA/II组的CS2菌毛的生物物理特性。对其主要结构亚基CotA的同源性建模揭示了结构线索，这些线索与它们表达的生态位相关。利用光镊力谱，我们发现CS2菌毛在10 pN的恒定力下解绕，并具有1300 nm/s的拐角速度，即解绕所需力随速度增加呈指数上升时的速度。本工作评估的CS2菌毛生物物理特性将其与ETEC菌株表达的CFA/I和CS20菌毛一起归类为低力解绕菌毛组。这三种菌毛由ETEC表达，在相似肠道环境中定植，并表现出相似的生物物理特征，但其生物发生不同。我们的观察表明环境对ETEC表达的菌毛的生物物理特性有强烈影响。