艰难梭菌(Clostridioides difficile)是医院和社区抗生素相关性腹泻的主要致病菌,其广泛存在于人的CL 318952使用方法肠道、动物体内、居住区以及自然环境中,并且已从肉制品、海鲜、蔬菜等食品中分离检出。艰难梭菌可在人、食物和环境之间传播,当抗生素治疗破坏固有肠道菌群后,食物或环境中的芽孢可经口摄入,在肠道中萌发并大量繁殖,造成艰难梭菌感染(CDI)。CDI可导致宿主出现腹泻、假膜性结肠炎和巨结肠等艰难梭菌相关性疾病(CDAD),是一种世界范围的高致病率和高死亡率的卫生保健问题,老人及住院病人极易感染。艰难梭菌的高致病性主要来自于它所产生的三种外毒素,即毒素A(Tcd A)、毒素B(TcdB)和艰难梭菌转移酶毒素(CDT)。其中TcdB被认为是最主要的毒力因素。自1978年首次报道艰难梭菌感染与抗生素滥用相关以来,研究人员对大量临床相关菌株进行了分离鉴定,其中许多菌株被发现含有一些突变的TcdB。根据其序列突变TcdB被分为8个亚型或者变体。在本研究中,表达并纯化了来自艰难梭菌的8个TcdB亚型,检测了它们与不同受体结合的能力,并对表达于主流菌株中的优势型(TcdB1、TcdB2、TcdB3和TcdB4)做了结构与机理上的功能分析及病理表型验证。通过在不同受体基因敲除细胞上的验证,本课题组发现这些亚型在已知受体硫酸软骨素多糖4(CSPG4)和卷曲家族蛋白(FZDs,主要是FZD1/2/7)的选择上具有高度的多样性:TcdB1结合两种已知受体CSPG4和FZDs蛋白,TcdB2选择性地结合CSPG4,TcdB3更容易结合FZDs,而TcdB4既不结合CSPG4也几乎不结合FZDs。本研究通过构建TcdB1与TcdB3嵌合的蛋白及后续功能验证,确定了N端半胱氨hepatic T lymphocytes酸蛋白酶结构域(CPD)中的区域参与CSPG4的识别。再通过系统设计的突变筛选以及在TcdB1和TcdB3之间切换残基,找到了TcdB-CPD与CSPG4相互作用的关键氨基酸残基(G624,G626)。结合已报道的TcdB在C端与CSPG4结合的关键氨基酸残基,本课题组发现这些位点虽然分布在多个不相邻的结构域,但它们在空间位置上相互靠近,形成一个交汇的功能区域。进一步用小鼠直肠内灌注模型评估TcdB1～4引起的病理表型,结果显示TcdB1导致的总体症状最严重,其次是TcdB2和TcdB3。当比较TcdB2和TcdB3引起的病理表型时,TcdB2引起更强的水肿,而TcdB3引起更严重的炎症细胞浸润。这些发现共同证明了流行株TcdB亚型结合受体的偏向选择性,并进一步导致它们的结肠病理表型差异。本研究主要探讨了TcdB四种主要流行的亚型在宿主受体识别和病理诱导方面的差异,确定了影响不同亚型结合受体能力的关键结构域以及关键氨基酸残基,提示TcdB亚型之间与受体结合选择性的差异与CDAD的发病机制有关。因此本研究为艰难梭菌毒素变体的毒理学和病理学提供了新的见解,这对开发食品中艰难梭selleck化学菌的检测方法及艰难梭菌感染有效的治疗手段至关重要。