S. pneumoniae (or pneumococcus，肺炎鏈球菌）是中耳炎、細(xì)菌性腦膜炎、敗血癥和社區(qū)獲得性肺炎的主要病因。世衛(wèi)組織將肺炎鏈球菌列為一種抗生素耐藥的“優(yōu)先病原體”。
肺炎鏈球菌是下呼吸道感染的主要原因之一，每年在全世界造成近100萬(wàn)兒童死亡。肺炎鏈球菌在人類宿主中占據(jù)不同的生態(tài)位，導(dǎo)致共生和致病性存在。侵襲性肺炎鏈球菌疾病是一個(gè)多步驟的過(guò)程。它是通過(guò)肺炎鏈球菌滲透進(jìn)入富含糖的粘液層，然后粘附到人鼻咽的上皮細(xì)胞層而引發(fā)的。通常，微生物在鼻咽中定殖較長(zhǎng)時(shí)間而不會(huì)引起疾病。
另外，由于未知的原因，它可以擴(kuò)散到中耳，肺，大腦或血液中。直接從鼻咽或最經(jīng)常通過(guò)肺部進(jìn)入血液，可以進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，心臟和脾臟。在所有這些組織中，肺炎鏈球菌都受到免疫系統(tǒng)和各種環(huán)境條件的攻擊。
剛剛，來(lái)自美國(guó)賓夕法尼亞州匹茲堡卡內(nèi)基梅隆大學(xué)生物科學(xué)系的一篇綜合評(píng)論文章題為：“The pneumococcal social network” 綜合闡述了人類致病菌肺炎鏈球菌分泌肽的機(jī)制和功能特點(diǎn)。討論了三大類小肽的序列特征、轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制和受體：雙甘氨酸肽、Rap、RGG、NprR、PlcR和PRGX(RRNPP)結(jié)合肽，以及含羊毛硫氨酸的小肽。強(qiáng)調(diào)影響攜帶和致病的因素，特別是遺傳多樣性、微生物競(jìng)爭(zhēng)、生物膜發(fā)育和環(huán)境適應(yīng)。
革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌使用一系列分泌肽來(lái)控制種群水平的行為，以響應(yīng)環(huán)境提示。最近肺炎鏈球菌多肽研究的擴(kuò)展揭示了一個(gè)相互作用的信號(hào)系統(tǒng)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，其中多個(gè)多肽被整合到同一信號(hào)通路中，允許多個(gè)進(jìn)入該通路的點(diǎn)，并向新的方向擴(kuò)展信息內(nèi)容。
此外，由于多肽存在于細(xì)胞外環(huán)境中，因此存在串?dāng)_、群體感應(yīng)(QS)以及株內(nèi)、株間和種間相互作用的機(jī)會(huì)。關(guān)于人群行為導(dǎo)致疾病的方式的知識(shí)為設(shè)計(jì)和開發(fā)抗感染策略提供了一條途徑。
社會(huì)行為在生物體內(nèi)廣泛存在。蟻群的形成、蝗蟲的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和魚類的淺水化都是復(fù)雜的社會(huì)行為例子。這些行為通過(guò)保護(hù)人們免受捕食、增加食物供應(yīng)或比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手具有戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)而受益。細(xì)菌也不例外。
細(xì)菌執(zhí)行群體感應(yīng)（QS）：細(xì)胞密度相關(guān)的信號(hào)傳導(dǎo)，導(dǎo)致群體水平的反應(yīng)。QS的早期證明是在海洋細(xì)菌fischeri弧菌中，高細(xì)胞密度誘導(dǎo)生物發(fā)光，這是細(xì)菌與魷魚共生關(guān)系的一部分。從那時(shí)起，細(xì)菌群的行為就被牽涉到細(xì)胞過(guò)程中，比如基因轉(zhuǎn)移、運(yùn)動(dòng)、抗生素的產(chǎn)生和生物膜的形成。
細(xì)胞-細(xì)胞間的通訊是由供體細(xì)胞分泌到細(xì)胞外環(huán)境中的信號(hào)分子來(lái)協(xié)調(diào)的，并由產(chǎn)生細(xì)胞和鄰近細(xì)胞感應(yīng)到。感知導(dǎo)致基因表達(dá)的變化，最終觸發(fā)同步的群體行為。這種細(xì)胞-細(xì)胞通訊的核心是通過(guò)自體誘導(dǎo)劑-2（AI-2）和肽發(fā)出信號(hào)。
肺炎鏈球菌細(xì)胞間通信系統(tǒng)的總體分類
肺炎鏈球菌細(xì)胞-細(xì)胞通信系統(tǒng)可根據(jù)肽序列、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和受體分為3大類（圖1）。這些是（1）雙甘氨酸肽，（2）與QS蛋白R(shí)RNPP超家族相關(guān)的肽，（3）含羊毛硫氨酸肽。從它們的作用來(lái)看，肽介導(dǎo)的細(xì)胞-細(xì)胞通信系統(tǒng)至少履行了三個(gè)主要功能：確保遺傳多樣性、微生物競(jìng)爭(zhēng)和環(huán)境適應(yīng)。
圖1 肺炎鏈球菌分泌肽的三大類示意圖
肺炎鏈球菌細(xì)胞間通信系統(tǒng)的功能屬性
肺炎鏈球菌肽介導(dǎo)的細(xì)胞-細(xì)胞通訊系統(tǒng)提供多種功能，而不是相互排斥。細(xì)胞-細(xì)胞通信系統(tǒng)可以被概念化為控制種群水平結(jié)構(gòu)和行為的電路。
許多細(xì)胞-細(xì)胞通訊回路對(duì)不同的環(huán)境刺激作出反應(yīng)，如菌群密度、營(yíng)養(yǎng)狀況、pH值、氧氣供應(yīng)和抗生素壓力。來(lái)自細(xì)胞-細(xì)胞通訊系統(tǒng)的信號(hào)在群體水平的變化中表現(xiàn)為聚合。這些可能會(huì)影響生物膜的發(fā)育或與細(xì)胞表面成分的改變有關(guān)，如膜成分和膠囊表達(dá)。
細(xì)胞-細(xì)胞通訊系統(tǒng)的行為也可能伴隨著DNA攝取、自殘或殺菌能力的改變。這些生理變化可能改變細(xì)胞獲得抗生素抗性基因的傾向，并影響疫苗逃逸株的出現(xiàn)。
此外，細(xì)胞間通訊系統(tǒng)還可以調(diào)節(jié)宿主基質(zhì)的降解、生物膜的發(fā)育和營(yíng)養(yǎng)吸收能力。因此，這些特性共同影響致病潛能、抗生素耐藥性和對(duì)疫苗的反應(yīng)。
調(diào)節(jié)群體反應(yīng)的能力為肺炎鏈球菌細(xì)胞提供了相對(duì)于居住在鼻咽的其他微生物物種的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。細(xì)胞間的通訊系統(tǒng)使微生物能夠改變其轉(zhuǎn)錄模式，以獲得合適的表型，從而優(yōu)化種群水平的適應(yīng)性。它能在DNA水平和轉(zhuǎn)錄水平上引入多樣性，從而能夠長(zhǎng)期維持鼻咽部的共生生活方式，在無(wú)癥狀時(shí)期，肺炎鏈球菌在高度可變的生物膜中被發(fā)現(xiàn)。
此外，一般來(lái)說(shuō)，“轉(zhuǎn)錄適應(yīng)”不僅有助于在動(dòng)態(tài)的鼻咽中存活，而且在感染期間微生物從一個(gè)宿主生態(tài)位遷移到另一個(gè)宿主生態(tài)位時(shí)也能促進(jìn)存活。