An enzymatic ruler modulates Lewis antigen glycosylation of Helicobacter pylori LPS during persistent infection

幽門桿菌 (Helicobacter pylori)感染超過50％的全世界人口，也造成各式各樣複雜的胃部疾病，例如：潰瘍性疾病、胃炎、胃癌等疾病。在前人的研究報導指出，幽門桿菌從童年時期就已經感染胃黏膜細胞；更可怕的是這樣的感染是無症狀的，等到發展成一些胃黏膜相關疾病時已經非常嚴重。對於長期感染人體的細菌來說，最重要的挑戰就是面對宿主免疫系統的攻擊，因此如何逃避速主的免疫監控就是一项很大的課題。對於病源菌來說，變異性最大的地方就在於細菌的表面分子，因為這樣的變異對於病源菌是非常有利的，可以增加變異性、逃避免疫系統、增加適應周圍環境的能力。另外，在前人的研究中也發現對於幽門桿菌，逃避宿主的免疫攻擊有非常多種，本篇文章主要把焦點放在模擬(mimicry)宿主的分子，例如Lewis 抗原的表現。

Lewis 抗原主要存在紅血球或是胃上皮細胞上面，本篇文章特別探討Lewis x和Lewis y。許多研究都證實說85% 的幽門桿菌至少表現其中一種抗原，並且發現在慢性長期胃炎中的病人，他們的Lewis 抗原的表現和幽門桿菌的在胃部的整體密度具有明顯的相關性。而幽門桿菌就是藉由將他們的細胞壁lipopolysaccharide (LPS) 上的 O-抗原fucosylation化，而模擬Lewis 抗原的分子。

幽門桿菌的O-抗原的合成是經由一連串的醣化過程。主要是由N-acetyl—lactosamine (LacNAc) unit組成，再將部份fucosylation，藉由這樣的方式來模擬Lewis 抗原。三種Fucosyltransferase (Fut) 為FutA、FutB、FutC。FutA和FutB主要負責合成Lewis x，而FutC負責Lewis y 的合成 (圖一)。而FutA和FutB他們的結構很相似，C-端後面接有一段hepatad repeat 區域，是由七個胺基酸所組成，DD/NLRV/INY，目前對於他們在哺乳類細胞中所扮演的腳色不是很清楚，而前面接有一段poly A 不同的polyA重複次數，將會轉譯出不同的蛋白質或酵素，這是利用slipped strain mispailing (SSM) 的機制。它藉由密碼讀取框的改變來製作出不同的Lewis glycosylation patterns。而FutC則是和FutA和FutB的結構完全不同，FutC的長度不太會改變 (圖二)。

因此，作者藉由分析兩位長期感染病人的Antrum和Corpus菌株和Fut 基因的3’端的重複次數來相互比較。結果作者發現當FutC in frame時，它會製造出FutA，另外Fut A和Fut B會提供非還原端的受質，他們會提供給FutC來催化，進而製造出lewis y。並且發現hepatad repeat數目和被fucosylated的O-抗原多聚體(polymers)是有相關聯的。似乎一個heptad repeat 就對應一個O-抗原單位。heptad repeat的重複次數和FutA、FutB、FutC的形成有關係。

作者在最後提出一個在幽門桿菌Lewis x glycosylation的model

(圖三)。FutA和FutB在許多不同的幽門桿菌菌株中會形成各式各樣的homodimer或是heterodimer，例如在A3/B6-在FutA hepatad repea重複3次，和在FutB hepatad repea重複6次 (圖四)，會形成4個band，而作者就在他提出的model中解釋說那是因為A3/B6有四種組合方式，而這種組合方式是依據heptad repeats決定，因此我們會在western blot看到有4種patten。依此類推，A1B7有7種組合方式，所以它會有7個活化位置。而作者就是利用這個model來解釋他在實驗中所看到的現象。

(圖一)

(圖二)

(圖三)

(圖四)