革蘭氏陰性菌III型分泌系統(tǒng)研究進展！
中國微生物菌種查詢網 / 2019-02-27 09:34:41
在過去的十幾年中，病原微生物的抗生素抗性急劇增加，這對結核、瘧疾、霍亂、痢疾和肺炎等疾病的預防和治療產生了嚴重的影響，其結果是病人的病程加長，面臨致死的危險更大，疾病的流行時間更長。盡管這些疾病是由不同的病原菌所引起，并具有不同的癥狀，但其基本的致病機理卻有相似之處，這些病原菌都具有分泌毒力蛋白或毒素到細菌外的能力。總體來說，革蘭氏陰性菌具有5種不同的分泌系統(tǒng)。Ⅰ型分泌系統(tǒng)的代表是大腸桿菌分泌的α-溶血素，這種分泌系統(tǒng)由三種蛋白質組成：一個ABC蛋白，一個內膜錨定蛋白（該蛋白跨越胞周質）和一個外膜蛋白，其中外膜蛋白和內膜蛋白都以三聚體的形式存在，ABC蛋白的ATP酶活性為蛋白質的分泌提供能量，整個轉運過程是一步完成。Ⅱ型分泌系統(tǒng)是許多革蘭氏陰性菌分泌細胞外酶和毒素的通道，其中產酸克雷伯氏菌（Klebsiella oxytoca）的分泌系統(tǒng)是該型分泌系統(tǒng)的典型代表。其分泌是分兩步完成，第一步分泌性蛋白通過sec信號肽序列穿過細菌內膜，在胞周質中切除信號肽并重折疊，第二步折疊后的蛋白穿過細菌外膜分泌到胞外。在此過程中有一種叫分泌素（secretin）的蛋白參與，分泌素聚集化以后在外膜形成一個通道。Ⅱ型分泌系統(tǒng)至少有12種以上的蛋白質參與其中。Ⅲ型分泌系統(tǒng)是本文講述的重點，當細菌與宿主細胞接觸以后，將細菌蛋白質轉運到宿主細胞中。Ⅳ型分泌系統(tǒng)的代表菌株是農桿菌（Agrobacterium spp.），它可將DNA轉移到植物細胞中，嗜肺軍團菌和幽門螺桿菌也具有Ⅳ型分泌系統(tǒng)的同系物，但嗜肺軍團菌并不通過Ⅳ型分泌系統(tǒng)轉運蛋白質，幽門螺桿菌可以通過Ⅳ型分泌系統(tǒng)轉運CagA到胃上皮細胞。百日咳博代氏菌（Bordetella pertussis）毒素（PT）的分泌也屬于Ⅳ型分泌系統(tǒng)，但PT只是通過分泌系統(tǒng)穿過細菌的兩層膜結構，因為PT是一種典型的A-B毒素[6]，它自身就能夠進入到動物細胞中。Ⅴ型分泌系統(tǒng)的典型代表是淋病奈瑟氏菌和流感嗜血菌IgA1蛋白酶的分泌[7]，IgA1蛋白酶包括三個區(qū)域：N-端的信號肽序列（該序列引導蛋白質穿過細菌內膜），中間的功能區(qū)和C-端的β區(qū)。β區(qū)能夠插入細菌外膜，并形成一種孔狀結構，蛋白質通過這種孔結構轉運到細胞表面，然后蛋白功能區(qū)或者留在細菌表面，或經過蛋白酶裂解后釋放出去。
1 耶爾森菌的Ⅲ型分泌系統(tǒng)
TTSS系統(tǒng)的一些蛋白成分與Ⅱ型分泌系統(tǒng)的外膜蛋白有同源性，同時TTSS系統(tǒng)還有些蛋白（尤其是膜相關蛋白）與其鞭毛的基體蛋白成分具有同源性。而且有報道小腸結腸耶爾森菌的毒力因子可通過鞭毛轉運裝置進行分泌，這說明TTSS系統(tǒng)可能是從鞭毛蛋白系統(tǒng)進化而來。但是，目前在革蘭氏陽性菌中還沒有報道有TTSS樣的結構存在。雖然在肺炎鏈球菌中發(fā)現(xiàn)有伴侶蛋白的存在，但沒有發(fā)現(xiàn)TTSS結構基因的同源序列。革蘭氏陽性菌的蛋白質分泌要簡單一些，它通常含有一個信號肽序列。鏈球菌、葡萄球菌和產單核細胞李氏桿菌的大部分分泌性蛋白或細菌表面蛋白都含有一個信號肽序列，在其C-端都有一些特征序列，例如串聯(lián)重復序列、富含脯氨酸／甘氨酸的序列、保守性的六肽序列（LPXTGE）、約20個氨基酸殘基的疏水區(qū)或帶正電荷的尾等結構。
當細菌與靶細胞接觸以后，TTSS系統(tǒng)能夠將效應蛋白直接轉運到靶細胞質中，除此之外，TTSS系統(tǒng)還能轉運別的蛋白，有報道鼠傷寒沙門氏菌分泌到培養(yǎng)基中的蛋白主要包括鞭毛蛋白和TTSS相關的毒力因子SipA、SipB、SipC和InvJ等，在耶爾森菌中，TTSS系統(tǒng)不僅分泌轉運蛋白到靶細胞，還分泌毒力因子到細胞外環(huán)境中。
據(jù)報道耶爾森菌具有一種特征，當細菌與哺乳動物細胞膜受體結合以后，它能通過TTSS系統(tǒng)將一些Yop蛋白轉運到宿主細胞質中。如果上皮細胞感染耶爾森氏菌并轉運了Yop蛋白以后，能夠阻止其它一些病原菌的感染。例如阻止愛德華氏菌、志賀氏菌和李氏桿菌的感染，但不能阻止沙門氏菌的感染。研究發(fā)現(xiàn)YopE或YopH能夠阻止李氏桿菌的侵襲，YopE能阻止愛德華菌和志賀氏菌的侵襲。YopH和YopE能夠破壞宿主細胞的細胞骨架和信號傳導途徑，從而阻止巨噬細胞對耶爾森菌的吞噬作用。
3 革蘭氏陰性菌TTSS結構
目前對TTSS直接轉運效應蛋白到靶細胞的結構進行了一些研究，并取得了一定的進展。研究發(fā)現(xiàn)細菌TTSS的一些成分與鞭毛基體蛋白具有相似性，正是因為它們之間的這種相似性，有人根據(jù)提取和純化鞭毛基體蛋白的方法用于沙門氏菌TTSS的研究，通過這種方法發(fā)現(xiàn)腸炎沙門氏菌能形成一種電子顯微鏡可見的超微結構（叫做針形復合物，needle complex）。該結構跨越細菌外膜，含有一個針狀的圓柱形基底，它從細胞內一直延伸到胞外（圖2）。沙門氏菌的SPI-1在許多方面都與鞭毛基體相似，但SPI-1具有一種針形結構，而不是鞭毛絲或鉤狀結構。弗氏志賀氏菌也具有這種結構，在耶爾森氏菌中也觀察到了與沙門氏菌相似的針形結構，但是對耶爾森氏菌分泌系統(tǒng)的針形結構研究得還不如沙門氏菌深入。
EPEC的TTSS不是形成這種針形結構，而是形成一種長絲狀結構，其主要成分是EspA。根據(jù)EspA絲的直徑和長度，人們通常將其作為一種菌毛樣結構而不是針形結構。在A/E損傷形成的早期，這種結構位于細菌的表面，在細菌與被感染的上皮細胞間形成一種橋形結構。有研究表明，EPEC和EHEC的EspA絲有助于細菌與宿主細胞的粘附，EPEC和EHEC與宿主細胞的連接是通過中空的EspA絲來實現(xiàn)。
4 TTSS中主要的保守性蛋白
4.1 分泌素家族
YscC是小腸結腸耶爾森氏菌TTSS中研究得最深入的蛋白質之一，它屬于分泌素家族。分泌素是一群外膜蛋白，它們參與將大分子物質轉運穿過外膜的過程。這些蛋白能夠形成一個通道，通過這種通道而分泌蛋白質。目前所有已知的TTSS都含有分泌素家族的蛋白[16]。分泌素的C端有一個保守區(qū)域，而在其N端的保守性不高。YscC能形成一個非常穩(wěn)定的600kDa的多聚體環(huán)形結構，其外環(huán)直徑約為200?，中間的孔約為50?。分泌素要有效的定位到細菌外膜，可能還需要其它一些蛋白質的參與。Ⅱ型分泌系統(tǒng)在外膜形成通道的過程中也需要分泌素的參與，但Ⅱ型分泌系統(tǒng)的分泌素與Ⅲ型分泌系統(tǒng)的分泌素相差甚遠。
4.2 YscN ATP酶家族
YscN及其同系物Spa47（志賀氏菌）、InvC（沙門氏菌）、EscN（EPEC）和PscN（銅綠假單胞菌）都與細菌ATP酶的β亞基具有一定的同源性，與真核空泡（eukaryotic vacuolar）ATP酶和古細菌ATP酶也具有同源性。在已知的TTSS中都存在有YscN或其同系物，這是其中最保守的蛋白質之一。YscN與其同系物的相似性從43%（最小值，與Spa47相比）到82%（最大值，與PscN相比）不等。它們能與TTSS的膜結合成分相互作用，為TTSS的組裝及蛋白質的分泌提供能量。
4.3 Ⅲ型分子伴侶
TTSS的另一個特征是其中一些蛋白質的分泌需要有特異的分子伴侶，這種分子伴侶的缺失會導致相應蛋白質的分泌減少，而其它蛋白的分泌不受影響。缺失了分子伴侶的蛋白質聚集在細菌胞漿內，然后迅速被降解。第一個被發(fā)現(xiàn)的分子伴侶是效應蛋白SycE、SycH和轉座蛋白SycD的分子伴侶，最近的研究表明組成TTSS結構的一些蛋白也需要分子伴侶。同時發(fā)現(xiàn)組成鞭毛的蛋白也有一些特異的分子伴侶。不同的分子伴侶之間沒有明顯的序列相似性，但在Ⅲ型分子伴侶中也有一些共同的特征。它們的分子量都較?。ㄐ∮?0kDa），多為酸性蛋白，主要由螺旋結構組成，在C端有一個中性螺旋，該螺旋可以介導分子伴侶與其特異性蛋白相互作用。分子伴侶能識別其特異性蛋白，起著一種分泌導引作用，還有研究表明分子伴侶還能使其效應蛋白按級按順序依次分泌。對這些分子伴侶其它的功能還有待于進一步研究。
5 TTSS中其它一些保守性蛋白
5.1 成孔蛋白
耶爾森氏菌TTSS效應蛋白的轉運需要YopB和YopD蛋白參與，這兩個蛋白都具有疏水區(qū)，能在真核細胞膜上形成孔狀結構，YopB和YopD具有一個共同的分子伴侶SycD。此外LcrV也參與這種孔結構的形成。在銅綠假單胞菌中也具有YopB、YopD和LcrV的同系物PopB、PopD和PcrV。YopB、PopB和YopD、PopD之間分別有40%相同，LcrV與PcrV之間有45%相同。在其它TTSS中也有YopB的同系物，YopB是形成孔結構最主要的疏水性蛋白，但不同TTSS之間YopB及其同系物的同源性并不高。在不同的TTSS中YopB樣蛋白通常與另外一種或兩種蛋白一起協(xié)同作用，共同發(fā)揮功能，但不同TTSS中這些蛋白以及YopD和LcrV之間并沒有明顯的同源性。
在志賀氏菌和沙門氏菌中，YopB樣的蛋白分別是IpaB和SipB，與它們共同作用的蛋白分別是IpaC與IpaD和SipC與SipD。EPEC中EspB就承擔著YopB的功能。TTSS在宿主細胞膜上形成孔狀結構，還需要細菌內分子伴侶SycD或其相應蛋白的存在，在志賀氏菌中這樣的分子伴侶叫IpgC，沙門氏菌中叫SicA。EPEC中SycD的同系物CesD也是轉座蛋白EspB和EspD分泌所必需的。總之，TTSS轉座裝置的普遍特征是具有YopB樣的疏水性成孔蛋白和SycD樣的分子伴侶。
5.2 保守性的效應蛋白
不同細菌TTSS中差異最大的就是效應蛋白，但也有一些保守的效應蛋白。例如在一些效應蛋白中發(fā)現(xiàn)了相似的一級結構，它們都含有串聯(lián)排列的24個氨基酸殘基長的富含亮氨酸的重復序列（leucine-rich repeat，LRR）。所有LRR蛋白都直接參與蛋白質與蛋白質的相互作用。在一些病原菌，例如耶爾森氏菌、志賀氏菌和沙門氏菌中含有LRR的效應蛋白形成了一個家族。耶爾森氏菌中含LRR的TTSS效應蛋白是YopM，志賀氏菌中是IpaH，沙門氏菌中是SspH1和SspH2。YopM是耶爾森氏菌一個主要的毒力因子，雖然到目前為止它的功能還不十分清楚，但有研究表明YopM通過TTSS轉運以后能進入宿主細胞核。志賀氏菌的多拷貝基因ipaH在毒力中的作用還不清楚，但最近的研究表明ipaH基因產物參與細菌從單核細胞和巨噬細胞的吞噬泡中逃逸的過程。沙門氏菌中Ssp的功能到目前為止還不甚明了。TTSS中有一類蛋白質具有干擾正常細胞骨架動力學的功能，這類蛋白質也具有一定的保守性。耶爾森菌中的YopE就是這樣一種蛋白，它是GTP酶活性蛋白（GAP）。YopE與假單胞菌的ExoS有26%的相同和44%的相似，YopE與沙門氏菌的SptP有31%相同和55%相似。Spt是一種雙功能效應蛋白，其N端具有GAP活性，C端具有磷酸酪氨酸磷酸酶活性，因此腸炎沙門氏菌的SptP就象是YopE和YopH的雜交體。
6 TTSS基因的調節(jié)
在體外，細菌必須與宿主細胞相互接觸以后才能誘導TTSS效應蛋白的分泌，為了研究這些效應蛋白，人們建立了許多方法來誘導細菌分泌效應蛋白到培養(yǎng)上清中。小腸結腸耶爾森氏菌在37℃于缺乏鈣的培養(yǎng)基中能分泌效應蛋白到上清。志賀氏菌在37℃于培養(yǎng)基中加入剛果紅(congo red)也可誘導效應蛋白分泌到上清。沙門氏菌在室溫通氣的條件下能誘導TTSS的分泌。通過這些方法可以在體外研究TTSS。
在TTSS系統(tǒng)中，病原菌與宿主的相互作用對分泌系統(tǒng)具有調節(jié)作用，所分泌的蛋白質通常直接傳遞到靶細胞。TTSS的表達是由宿主與病原菌的接觸所啟動，因此又叫做接觸依賴性分泌系統(tǒng)。TTSS的這種啟動形式保證了只有在需要的時候才表達效應蛋白，同時這種啟動方式也加大了人們研究TTSS的困難。因為在自然條件下，TTSS分泌的蛋白質量非常少，很難檢測到，只有在合適的環(huán)境條件下它們才能大量分泌。
目前對耶爾森氏菌TTSS的調節(jié)研究得最深入，可利用外界環(huán)境誘導其TTSS基因的轉錄表達，同時對其它一些環(huán)境因素對TTSS的調節(jié)也進行了研究。弗氏志賀氏菌的Mxi-Spa TTSS能夠分泌Ipa蛋白，它參與細菌對上皮細胞的侵襲過程，該TTSS系統(tǒng)是由細菌與真核細胞的接觸活化并啟動其表達。Bahrani等的研究表明，在磷酸鹽緩沖液中，剛果紅、偶氮藍和橙黃等化合物能夠誘導志賀氏菌分泌Ipa蛋白。研究表明這可能是在剛果紅與淀粉樣蛋白的結合過程中特異性的水解作用誘導了Ipa蛋白的表達。進一步研究發(fā)現(xiàn)剛果紅只能引起TTSS系統(tǒng)中部分基因（virA和ipaH基因）轉錄的增加，而其它基因(ipaBCD和mxi操縱子)卻沒有明顯變化。在弗氏志賀氏菌侵入上皮細胞的過程中，virA和ipaH基因的轉錄也有短暫的升高，這表明在TTSS中有不同的轉錄控制系統(tǒng)調節(jié)分泌性蛋白質的表達。
Porter等進行了一系列試驗來研究弗氏志賀氏菌TTSS毒力基因表達的級聯(lián)控制形式。其中第一級的調節(jié)因子VirF，對二級調節(jié)因子基因virB和結構基因icsA具有調節(jié)活化作用。virB基因產物轉而激活編碼侵襲性蛋白和TTSS系統(tǒng)基因的轉錄。弗氏志賀氏菌TTSS受環(huán)境信號的多級調控，這種調節(jié)方式確保了在不需要的情況下，TTSS結構基因不進行表達，從而節(jié)省了能量的損耗。同時這種調節(jié)方式也確保在適當?shù)臈l件下，TTSS系統(tǒng)的基因能夠迅速足量的表達。針對細菌培養(yǎng)基滲透性、pH值和DNA超螺旋等的刺激，virF、virB和結構基因表現(xiàn)出不同的反應特征，這種不同可以使弗氏志賀氏菌TTSS基因在適當條件下更好的協(xié)同表達。
EPEC的LEE致病島也具有與此相似的調節(jié)方式[18]，LEE基因的表達依賴于功能性整合宿主因子（functional integration host factor, IHF）。然后IHF活化其它一些基因的表達，其中包括ler基因，Ler轉而又激活LEE中escJ、escV、tir、eae、espB和espG等基因的表達。
傷寒沙門氏菌編碼其侵襲力基因的表達也受滲透性、pH值和溶氧水平等因素的影響。鼠傷寒沙門氏菌SPI-2在Mg2+和磷酸鹽缺乏的條件下誘導表達，這種環(huán)境與鼠傷寒沙門氏菌在被感染的宿主細胞吞噬泡內的環(huán)境相似。Deiwick等報道SPI-2基因的表達是由普遍性的調節(jié)系統(tǒng)PhoPQ調節(jié)，并依賴于SsrAB，這是一個雙因素的調節(jié)系統(tǒng)。當細菌進入巨噬細胞以后，OmpR對環(huán)境滲透性的變化作出反應，OmpR激活ssrA的表達。有研究表明，野生型菌株在pH值4.5的基本培養(yǎng)基中SPI-2基因能夠表達，而OmpR突變菌株不能表達。鼠傷寒沙門氏菌SPI-2的TTSS系統(tǒng)也可由pH值的變化進行誘導。值得注意的是SPI-1的調節(jié)系統(tǒng)與鞭毛組裝系統(tǒng)有所重疊。當傷寒沙門氏菌的鞭毛調節(jié)基因flhDC或fliA突變以后，細菌同時喪失了對巨噬細胞的細胞毒性作用和對上皮細胞的侵襲作用。
Vallis等報道銅綠假單胞菌在組織培養(yǎng)條件下與CHO細胞的結合或在加血清的組織培養(yǎng)基中生長可誘導其ExoS的分泌。在次氮基三醋酸（nitrilotriacetic acid）存在的情況下也可人工誘導ExoS和其它蛋白的分泌。
7 Ⅲ型分泌系統(tǒng)中可能作為疫苗的蛋白質
對Ⅲ型分泌系統(tǒng)的研究進一步揭示了細菌的致病機理，對致病菌株的進化也提供了一些有價值的信息?，F(xiàn)在有的研究人員正在努力想以TTSS蛋白質作為靶蛋白來發(fā)展疫苗。在20世紀50年代中期人們就已經知道鼠疫耶爾森氏菌的LcrV（最初叫V抗原）可以作為抵抗鼠疫的保護性抗原。最近的研究發(fā)現(xiàn)用LcrV的多克隆或單克隆抗體進行被動免疫也可抵抗鼠疫耶爾森氏菌的攻擊。用重組的LcrV對小鼠進行的免疫實驗表明其對小鼠具有保護作用，不發(fā)生肺鼠疫和腺鼠疫。由于耶爾森菌與銅綠假單胞菌的TTSS具有較高的相似性，因此有人對其同系物PcrV的免疫保護作用也進行研究。用PcrV進行的主動或被動免疫都能使小鼠免受致死劑量的銅綠假單胞菌的感染。
Li等的研究表明EHEC感染的病人血清中含有Tir抗體，同時還含有EspA、EspB和緊密素的抗體，但不如Tir抗體強。這表明EPEC通過TTSS轉運到宿主細胞內的毒力因子和EspB等能夠被宿主免疫系統(tǒng)所識別。此外，有研究表明用Ipa蛋白復合物（IpaB、IpaC和IpaD）對小鼠或限菌豬進行鼻內接種免疫，能保護其免受志賀氏菌的感染。Leary等的研究表明YopE、YopK和YopN等蛋白也具有抗原性，但它們不能刺激小鼠產生針對鼠疫的保護性免疫。有人將Yop蛋白（YopD、YopE、YopH、YopN、YopO和YopK）分別在大腸桿菌中表達純化以后注射到小鼠體內，結果只有用YopD免疫的小鼠能夠保護小鼠免受野生型鼠疫耶爾森菌的攻擊而不死亡。銅綠假單胞菌的ExoU與其它TTSS蛋白沒有任何同源性，但研究表明它也具有免疫原性，用它進行免疫也具有一定的保護作用。
在許多病原菌中都發(fā)現(xiàn)有TTSS存在，而且隨著越來越多的細菌全基因組測序的完成，必將會發(fā)現(xiàn)更多的TTSS。在過去的幾年中，在鑒定組成TTSS的蛋白、認識TTSS結構、了解其轉運蛋白在宿主細胞內的功能等方面都取得了很大進步，但是在另一些方面，例如細菌是如何“感覺”到與宿主細胞膜的接觸、啟動蛋白質的分泌和誘導TTSS組裝的分子機制、細菌是如何將效應蛋白通過TTSS轉運到靶位置的等現(xiàn)在還知之甚少。在這些方面的進一步研究能使我們更清楚地認識細菌是如何穿過三層生物膜轉運其效應蛋白。由于TTSS與細菌的致病性具有密切的相關性，因此TTSS可能作為治療用藥物或疫苗的目標。因為這樣的藥物是針對病原菌TTSS中的毒力因子，而不象抗生素類藥物直接針對所有細菌（其中包括非病原菌），因此它不會影響正常的菌群平衡。由于不同TTSS之間具有一定的保守性，因此有可能研制出只針對革蘭氏陰性病原菌的藥物或疫苗。
在耶爾森氏菌、沙門氏菌、志賀氏菌、EPEC、EHEC、銅綠假單胞菌、博代氏菌和衣原體等病原菌中都存在有Ⅲ型分泌系統(tǒng)（Type Ⅲ secretion system, TTSS）。在這些細菌中，Ⅲ型分泌系統(tǒng)都是其重要的毒力機制之一。由于現(xiàn)在臨床分離的假單胞菌、沙門氏菌和志賀氏菌等都具有多重抗生素抗性，因此急需發(fā)展出對付這些病原菌的新方法。一個可能的方法就是研制出干擾病原菌致病機理的藥物，然后靠宿主自身的免疫系統(tǒng)抵抗感染，而不是象抗生素那樣直接針對細菌而殺死細菌。顯然，要研制出這樣的“抗致病性藥物”就需要對病原菌的致病機理有深入的了解。
目前人們對TTSS系統(tǒng)進行了深入的研究，其中研究得最深入的TTSS系統(tǒng)是鼠疫耶爾森菌、偽結核耶爾森氏菌和腸炎耶爾森氏菌中由質粒編碼的具有高度保守性的TTSS系統(tǒng)。本文主要是對耶爾森氏菌、大腸桿菌、腸炎沙門氏菌和志賀氏菌等的TTSS系統(tǒng)研究進展進行綜述。
圖1描述了耶爾森氏菌與真核細胞接觸以后，通過TTSS將細菌的效應蛋白Yop注射到靶細胞質內[8]。小腸結腸耶爾森氏菌的TTSS是由一個70kb的叫pYV的毒力質粒所編碼，編碼的蛋白包括TTSS分泌裝置（secretion apparatus）Ysc和效應蛋白(effectors)。Ysc裝置是由29個蛋白組成的跨越細菌內膜和外膜的結構，其中至少有15種蛋白是細菌效應蛋白通過Ⅲ型分泌系統(tǒng)注射到宿主細胞質內所必需的。還有6個Ysc蛋白跨越細菌內膜，與細菌鞭毛基體蛋白具有同源性，在志賀氏菌和沙門氏菌中也含有相應的同源蛋白。Allaoui等報道YscF對耶爾森氏菌的蛋白分泌是至關重要的，YscF是一個10kDa的小分子蛋白，yscF基因突變以后完全消除了細菌分泌蛋白的能力。最近的研究發(fā)現(xiàn)YscF是小腸結腸耶爾森氏菌細胞膜上針狀結構的組成成分之一。YscN是一種ATP水解酶，可以為轉運系統(tǒng)提供能量。YscC屬于分泌素家族，位于細菌外膜。
當細菌與真核宿主細胞沒有接觸的時候，TTSS通道是關閉的，這可能是由一些蛋白形成了某種“塞子”（plug）樣的結構所致。當接觸以后，這種可能的塞子樣結構釋放出去，并通過TTSS通道轉運效應蛋白。目前對這種塞子樣結構的組成蛋白及其形成機理還不清楚，其中YopN、TyeA和LcrG可能參與形成這樣的塞子樣結構。
細菌的效應蛋白要達到其目的地，它們還必需穿過真核靶細胞膜。TTSS在轉運效應蛋白之前，先通過一些蛋白在靶細胞膜建立一個通道。這些蛋白包括YopB、YopD和LcrV等，YopB/D含有一個疏水區(qū)，它們能與宿主細胞膜相互作用。在紅細胞、真核細胞和脂質體上進行的實驗表明YopB/D能在靶細胞膜上形成一種孔狀結構。LcrV在細菌與細胞接觸之前暴露于細菌表面，它能與YopB/D相互作用，LcrV在將毒素轉運到真核靶細胞質的過程中起著重要作用。有證據(jù)表明LcrV還是轉運通道的大小限制決定因子。此外還有一個蛋白YopK據(jù)認為可以調節(jié)YopB/D形成的孔的大小。TTSS和這種孔狀結構把細菌與靶細胞直接連接了起來。
現(xiàn)已鑒定出了6種Yop的效應蛋白：YopE、YopH、YopM、YopP、YopO和YopT。YopH是一個強的磷酸酪氨酸磷酸酶，它通過使幾種粘附蛋白的去磷酸化而起著抗吞噬作用。YopE和YopT通過失活GTP酶而具有抗吞噬作用。YopP具有抗炎作用，它能阻止核因子NF-κB的活化，并抑制前炎性細胞因子的釋放，它還能誘導巨噬細胞的快速凋亡。對于磷酸絲氨酸激酶YopO以及YopM的功能還不甚清楚。
2 革蘭氏陰性菌Ⅲ型分泌系統(tǒng)
通常編碼TTSS基因的G+C%都比細菌基因組平均G+C%低，這表明TTSS系統(tǒng)是從一個低G+C%含量的宿主演化而來。編碼TTSS的基因都呈簇狀，具有致病島的特征，這些基因簇有的位于質粒上(耶爾森氏菌、弗氏志賀氏菌)，有的位于染色體上（沙門氏菌、EPEC、銅綠假單胞菌、小腸結腸耶爾森氏菌、鼠疫耶爾森氏菌）。其中沙門氏菌具有兩個TTSS，它們可能在感染的不同階段起著不同的作用。小腸結腸耶爾森菌也具有兩個TTSS，其中一個叫Ysc（前面已提及），由質粒編碼，另一個叫Ysa，由染色體編碼。
TTSS致病島編碼的蛋白質可以分為幾種類型：結構蛋白、調節(jié)蛋白、伴侶蛋白和效應蛋白。不同TTSS系統(tǒng)編碼的多數(shù)蛋白質都具有同源性，同時每個TTSS系統(tǒng)又編碼有各自特有的蛋白質。其中編碼TTSS的結構蛋白具有高度的保守性，而效應蛋白卻因TTSS系統(tǒng)的不同而各異。通常編碼TTSS功能和進化的蛋白都具有高度的特異性。
