损害肠道的核心毒素查明：科学家首次破解致命大肠杆菌的“分子剪刀”

引言：儿童腹泻的隐形杀手

腹泻是全球5岁以下儿童死亡的第二大原因，而肠致病性大肠杆菌（Enteropathogenic E. coli，EPEC）是引发严重腹泻的主要病原体之一。这种细菌通过分泌毒素破坏肠道屏障，导致脱水甚至死亡。近日，澳大利亚乐卓博大学的研究团队在《Gut Microbes》期刊发表突破性成果，首次解析了EPEC核心毒素EspC的三维晶体结构，并揭示了其入侵肠道细胞的分子机制，为开发新型抗感染疗法提供了关键线索。

EspC毒素：肠道细胞的“分子剪刀”

通过高分辨率X射线晶体学，科学家发现EspC毒素由两部分构成：

1、丝氨酸蛋白酶结构域（SD1）：形似“剪刀”，可精准切割细胞骨架蛋白（如fodrin、paxillin）；

2、β-螺旋结构域：如同“钻头”，帮助毒素穿透宿主细胞膜。

研究显示，EPEC通过两种分泌系统协同作案：

• 自转运系统（Type V）：将EspC运输至细菌表面；
• III型分泌系统（T3SS）：像“分子注射器”将毒素直接注入肠道上皮细胞。

毒素如何摧毁肠道屏障？

一旦进入细胞，EspC的“剪刀”功能随即启动：

• 切割细胞骨架：破坏细胞形态，导致上皮细胞脱落；
• 激活凋亡通路：引发细胞程序性死亡；
• 破坏紧密连接：使肠道屏障出现漏洞，细菌和毒素更易侵入血液。

实验表明，去除EspC的β-螺旋结构域后，毒素入侵效率反而提升，提示该结构可能通过调控与宿主细胞的接触频率影响毒性。

为何这项研究至关重要？

1、破解耐药难题：EPEC对常用抗生素耐药性逐年上升，而靶向EspC蛋白酶活性的抑制剂或成新突破口；

2、疫苗研发新方向：基于EspC结构的表位设计，可开发阻断毒素结合的疫苗；

3、揭示跨界机制：EspC是首个被发现同时利用两种分泌系统的细菌毒素，为理解病原体进化提供新视角。

未来展望：从实验室到临床

研究团队负责人Begonia Heras教授表示：“EspC结构的解析仅是第一步。我们正筛选能抑制其蛋白酶活性的小分子化合物，并探索抗体中和策略。”结合人工智能预测和结构生物学，未来或可设计出精准“锁死”毒素的靶向药物，从根本上减少儿童腹泻死亡率。

结语

肠道健康是全身免疫的第一道防线，而EspC这类毒素的发现与解析，标志着人类在对抗致病菌的战役中迈出关键一步。随着更多“分子剪刀”的密码被破解，我们有理由相信，终将迎来感染性疾病治疗的新时代。

参考资料：Pilapitiya AU, Hor L, Pan J, et al. The crystal structure of the toxin EspC from enteropathogenic Escherichia coli reveals the mechanism that governs host cell entry and cytotoxicity. Gut Microbes. 2025;17(1):2483777. doi:10.1080/19490976.2025.2483777