梁轩1,2, 张瑜1,3, 汪业军4
, 朱国强1,2 1. 扬州大学兽医学院, 江苏 扬州 225009;
2. 江苏省动物重要疫病与人兽共患病防控协同创新中心, 江苏 扬州 225009;
3. 扬州大学护理学院, 江苏 扬州 225009;
4. 深圳大学医学部医学院, 细胞生物学和医学遗传学系, 广东 深圳 518060
收稿日期：2018-08-05；修回日期：2018-11-08；网络出版日期：2018-11-29
基金项目：国家自然科学基金（31672579）；江苏省重点研发计划（现代农业）（BE2017342）；江苏高校优势学科建设工程
*通信作者：汪业军，wangyj@szu.edu.cn;
Tel：+86-514-87972590；E-mail：朱国强，yzgqzhu@yzu.edu.cn.
摘要：小菌素是由肠道菌分泌的一类小分子抑菌肽，分子量小于10 kDa，由细菌质粒或基因组上相关基因簇编码，小菌素的抑菌谱较窄，仅对肠道菌中部分亲缘较近的菌种发挥有效的抑菌效应。编码小菌素的基因簇一般包括几个部分：前体基因，自身免疫基因，分泌基因，转录后修饰基因。与很多微生物通过非核糖体途径分泌抑菌物质不同，小菌素前体通过核糖体途径分泌。目前已发现的小菌素有15种，它们的结构和抑菌机制具有多样性。
关键词：小菌素结构抑菌机制肠道菌
Microcins-Antibacterial peptides secreted by Enterobacteria
Xuan liang1,2, Yu Zhang1,3, Yejun Wang4
, Guoqiang Zhu1,2 1. College of Veterinary Medicine, Yanzhou University, Yangzhou 225009, Jiangsu Province, China;
2. Jiangsu Co-Innovation Center for Important Animal Infectious Diseases and Zoonoses, Yangzhou 225009, Jiangsu Province, China;
3. School of Nursing, Yanzhou University, Yangzhou 225009, Jiangsu Province, China;
4. College of Cell and Molecular Biology and Medical Genetic, Health Science Center, Shenzhen University, Shenzhen 518060, Guangdong Province, China
*Corresponding author: Yejun Wang, wangyj@szu.edu.cn;
Tel: +86-514-87972590; E-mail: Guoqiang Zhu, yzgqzhu@yzu.edu.cn.
Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China (31672579), by the Jiangsu Key R & D Plan (Modern Agriculture) (BE2017342) and by the Priority Academic Program of Development Jiangsu High Education Institution
Abstract: Microcins are antibacterial peptides produced by Enterobacteria with low molecular masses below 10 kDa. They are encoded by cluster genes on the plasmid or on the genome. Microcins have narrow antibacterial spectrum. They have potent antibacterial activity against closely related bacteria in Enterobacteria. Typical gene clusters in microcins include microcin precursor gene, the self-immunity gene, the secretion gene and frequently the post-translational modification gene. Microcins are ribosomally synthesized as precursors, in contrast to most microbial antibiotics that are non-ribosomally synthesized. Fifteen microcins have been discovered so far. They show a variety of structures and antibacterial mechanisms.
Keywords: microcinstructuremechanism of antibacterial propertyenterobacteriae
小菌素是由肠道菌分泌的一种小分子的毒性肽，主要由大肠杆菌分泌，属于细菌素的一种。和其他许多微生物通过与肽酶相关的多酶复合物(即非核糖体途径)分泌抑菌肽不同的是，小菌素前体通过核糖体途径分泌[1]，这种方式与革兰氏阳性菌分泌细菌素的方式类似。小菌素具有疏水性，同时对热和极端pH具有较强的稳定性。细菌在养分匮乏的条件下，小菌素的分泌量会大幅增加。小菌素对肠道菌具有很强的抑菌活性，最小抑菌浓度在纳摩尔范围。小菌素由其细菌质粒或染色体上[2-3]所携带的相关基因簇编码，包括小菌素前体基因、自身免疫基因、分泌基因和转录后修饰基因。这些基因在不同小菌素之间存在明显差异，正是这种基因的多样性导致不同小菌素在结构和作用机制方面存在显著差异[4]。现综述如下。
1 小菌素的分类 近些年，关于小菌素的报道很多。目前已发现的小菌素有15种，其中有10种已经对其结构特点有一定的了解，它们分别是MccB17、MccC7/C51、MccE492、MccJ25、MccL、MccM、MccV/ColV、MccH47、MccI47和Mcc24[5]。为了更好地对其分类，根据其大小、转录后修饰与否、转录后修饰发生的位置、基因簇的结构将其分为3类：Ⅰ型小菌素、Ⅱ型a类小菌素和Ⅱ型b类小菌素。
Ⅰ型小菌素[6]包括MccB17、MccC7/C51和MccJ25。它们的分子量最低，小于5 kDa，整个前体在分泌前发生转录后修饰。Ⅱ型小菌素[7]分子量相对较大，大多为5–10 kDa，Ⅱ型a类小菌素包括MccL、MccV和Mcc24，编码它们的基因簇最为简单，只包含前体基因、分泌基因和自身免疫基因，整个前体骨架在分泌前不发生进一步的转录后修饰[8]；Ⅱ型b类小菌素包括MccE492、MccM、MccH47和MccI47，编码它们的基因簇结构最为复杂，前体的羧基端在分泌前发生转录后修饰。表 1为各类小菌素主要结构的基本信息。
表 1. 小菌素主要结构大小 Table 1. The size of main structure of microcins
| Microsin | Class | Precusor (number of residues) | Laeder Peptide (number of residues) | Microsin (number of residues) | Molecular mass/Da |
| MccB17 | I | 69 | 26 | 43 | 3093 |
| MccC7/C51 | I | 7 | 0 | 7 | 1177 |
| MccJ25 | I | 58 | 37 | 21 | 2107 |
| MccV | IIa | 103 | 15 | 88 | 8733 |
| MccL | IIa | 105 | 15 | 90 | 8884 |
| Mcc24 | IIa | 90 | 17 | 73 | 7457 |
| MccE492 | IIb | 103 | 19 | 84 | 8717 |
| MccM | IIb | 92 | 15 | 77 | 7886 |
| MccH47 | IIb | 75 | 15 | 60 | 7283 |
| MccI47 | IIb | 77 | 15 | 62 | 4865 |
表选项
2 小菌素基因簇 小菌素基因簇部分保守，至少有4个基因簇参与小菌素的编码。其中至少包含3类基因：(1)结构基因：编码的小菌素前体，是小菌素主要的结构成分。(2)自身免疫基因：大多毗邻结构基因，保护分泌小菌素的细菌不受自身分泌小菌素的毒害作用。(3)小菌素分泌基因：编码与小菌素分泌相关的蛋白。此外，大部分小菌素基因簇还含具有转录后修饰基因，能对小菌素前体进行加工，使其更容易被相应受体识别，同时更好地发挥生物学活性[9-10]。
Ⅰ型小菌素由质粒编码。在编码Ⅰ型小菌素的基因簇中，自身免疫基因不与小菌素结构基因相邻，与之相连的是与小菌素前体骨架转录后修饰相关的基因[11]。
Ⅰ型小菌素中，MccB17由多种含有70 kb大质粒pMccB17的大肠杆菌编码，整个基因簇由7个基因编码，mcbA编码具有69个氨基酸的前体，mcbB、mcbC、mcbD基因编码与McbA前体蛋白转录后修饰相关酶，mcbG基因为自身免疫基因，保护细菌不受自身分泌小菌素的毒害[12]；Ⅰ型小菌素MccC7/C51是目前发现最小的小菌素[13]，MccC7最早由含有43 kb单拷贝质粒pMccC7的大肠杆菌中分离得到，MccC51从含有38 kb低拷贝质粒pMccC51的大肠杆菌中分离得到。MccC7与MccC51基因同源性高达98%–100%，都具有24 bp结构基因mccA，编码具有7个氨基酸的前体，而mccB、mccD和mccE基因参与MccA前体的转录后修饰，mccF和mccE为自身免疫基因；MccJ25[14]由60 kb的低拷贝质粒pTUC100编码，发现于大肠杆菌AY25中。mcjA基因编码具有58个氨基酸的前体，mcjB和mcjC编码的蛋白参与McjA的转录后修饰，而mcjD基因同时与MccJ25的分泌和自身免疫相关。
Ⅱ型a类小菌素由质粒编码，只有4个基因簇参与编码，最大的特点是无转录后修饰基因，前体无需进行转录后修饰，直接分泌到细胞外[15]。Ⅱ型b类小菌素全部由染色体编码，是基因结构最复杂的一类小菌素，分子量最大。整个Ⅱ型b类小菌素中，相关基因同源性很高，调控机制高度相似。
Ⅱ型a类小菌素中，MccV是人类最早从大肠杆菌中发现的抑菌物质，起初被命名为colicin V[16]。MccV由多种含有大于80 kb低拷贝质粒pColV的大肠杆菌分泌。结构基因cvaC编码103个氨基酸前体，cvaA与cvaB基因参与小菌素的分泌，cvi基因与其分泌细菌的自身免疫有关；MccL由猪肠道中的大肠杆菌LR05分离得到，基因簇同样包含4个基因，mclC基因编码105个氨基酸前体，mclA与mclB编码小菌素分泌蛋白，mclI与分泌菌自身免疫机制相关；Mcc24[17]由具有43.5 kb p24-2质粒的尿致病性大肠杆菌UPEC 2424分泌，mtfS参与90个氨基酸前体的编码，mtfI与分泌菌的自身保护机制相关，而由mtfA与mtfB基因编码的分泌蛋白，与MccV的分泌蛋白CvaA和CvaB具有高度的同源性。
Ⅱ型b类小菌素中，MccE492[18]由人类粪便中的肺炎克雷伯氏菌RYC492中分离，MccE492基因簇上共有10个基因，结构基因mceA编码103个氨基酸前体，mceB与细菌自身保护有关，mceC、mceD和mceI编码的蛋白与糖基转移酶同源性较高，参与MccE492的转录后修饰，mceG和mceH编码的蛋白，参与MccE492的分泌；小菌素MccH47、MccI47与MccM结构类似，MccH47最初由大肠杆菌H47中分离，MccM由人粪便中的益生菌Nissle 1917中分离，此外MccM和MccH47还可以由大肠杆菌CA46与CA58分泌。在MccH47[19]基因决定簇中，mchB因编码75个氨基酸前体，mchI基因与细菌自身保护有关，mchA、mchS1和mchD基因参与MccH47的转录后修饰，mchI的上游的基因mchX，可能与mchi和mchb的表达相关，益生素大肠杆菌Nissle 1917中的小菌素MccM和MccH47与无致病性的大肠杆菌CA46和CA58中的MccM和MccH47相比缺少了mcmL和mcmK基因，而与UPEC CFTO73中发现的MccM和MccH47中的同源性高达100%；在小菌素MccI47中mchS2基因编码具有77个氨基酸的前体，mchS3基因与细菌自身保护相关，mchA、mchD和mchS1基因与MccI47[20]转录后修饰有关，mchE和mchF基因与MccI47的分泌有关。表 2为小菌素基因簇信息表，图 1为小菌素基因簇结构示意图。
表 2. 小菌素基因簇基本信息 Table 2. Characteristics of microcin gene clusters
| Microsins | Structural genes | Self-immunity genes | Export genes | Post-translational modification genes | Genes of unknown function |
| MccB17 | mcbA (210) | mcbE (726) mcbF (744) mcbG (564) | mcbE (726) mcbF (744) | mcbB (888) mcbC (819) mcbD (1191) | – |
| MccC7/C51 | mccA (24) | mccC (1215) mccE (1566) mccF (1035) | mccC (1215) | mccB (1053) mccD (804) mccE (1566) | – |
| MccJ25 | mcjA (177) | mcjD (1743) | mcjD (1743) | mcjB (627) mcjC (1542) | – |
| MccV | cvaC (312) | cvi (237) | cvaA (1242) cvaB (2097) | – | – |
| MccL | mclC (318) | mclI (156) | mclA (1242) mclB (2097) | – | – |
| Mcc24 | mtfS (273) | mtfI (282) | mtfA(1245) mtfB (2124) | – | – |
| MccE492 | mceA (312) | mceB (288) | mceH (1242) mceG (2097) mceF (540) | mceC (1113) mceD (1245) mceI (492) | mceE (345) mceJ (1575) |
| MccH47/MccI47 | mchB (228) mchS2 (234) | mchI (210) mchS3 (435) | mchE (1242) mchF (2097) | mchA (1119) mchS1 (1266) mchD (453) | mchX (120) mchC (1551) mchS4 (246) |
| MccM/MccH47 | mcmA (279) mchB (228) | mcmI (222) mchI (210) | mchE (1242) mchF (2097) | mcmL (1119) mcK (1275) mchD (453) | mcmM (687) mchX (120) mchC (1551) |
| The length of each gene (bp) is given in parentheses. Inexistent genes are indicated by transverse line. | |||||
表选项
 |
| 图 1 小菌素基因簇示意图[21-22] Figure 1 Genetic organization of microcin gene clusters. Arrows indicate the direction of genes transcription[21-22]. The name of genes are indicated above or below the arrow. Colourful genes are specific for the microcins above labelled with the same colour. Black genes are common for the microcins above. Genes of precursors, self immunity, export and post-translational modifications are show in orange, red, blue and green. Genes encoding both immunity and export are shown in purple. Genes of unknown function are shown in grey. The genes encoding transposases for insertion sequences IS2 and IS3 are shown in brown. |
| 图选项 |
3 小菌素合成机制 3.1 小菌素前体结构及加工 小菌素前体是小菌素的主要结构亚单位，经过加工后形成成熟的小菌素。小菌素前体包含一段长度不等的前导肽和羧基端的特殊结构区域。
Ⅰ型小菌素前导肽较长，约占整个前体长度的一半。而Ⅱ型小菌素前导肽长度较短，且高度保守。前导肽功能多样，首先可以提高小菌素的稳定性，防止其在细胞内被分解，其次前导肽作为伴侣蛋白可以将小菌素前体折叠，使其便于被加工装置识别并修饰，同时还可以作为小菌素分泌装置识别的序列，让加工成熟的小菌素被分泌装置识别并分泌到细胞外。不同小菌素中前导肽发挥的功能不同，Ⅰ型小菌素前导肽与分泌无关，与转录后修饰酶对前体的识别有关。Ⅱ型小菌素前导肽序列是一种分泌信号，与分泌装置对小菌素的识别、摄取、分泌都密切相关。
Ⅰ型小菌素前体在被进一步加工修饰前不具有抑菌效应。而Ⅱ型小菌素前体在被进一步加工前已经具有部分抑菌活性。例如只携带Ⅱ型小菌素MccV结构基因cvaC和免疫基因cvi的细菌溶解产物确实有部分抑菌活性。但只携带Ⅱ型小菌素MccH47结构基因mchB和免疫基因mchI的细菌，其溶解产物对MccH47敏感细菌几乎无抑菌效应，这是由于在缺乏mchACD基因参与时，细菌产生MccH47的量大大减少，导致前体抑菌效应不易显现。
小菌素前体的成熟主要包括2个加工过程：前导肽的切割和转录后修饰，前导肽的切割需要蛋白水解酶的参与。唯一的不同是，Ⅰ型小菌素在分泌前切割前导肽，而Ⅱ型小菌素前导肽作为分泌信号，在分泌的过程中才被切除。而转录后修饰过程需要小菌素基因簇上相应转录后修饰基因所编码的酶参与完成。Ⅰ型小菌素在分泌前整个骨架都会发生转录后修饰。例如MccB17前体McbA被McbB、McbC和McbD三种酶修饰。ATP依赖性的McbD亚单位首先结合到前体前导肽部分，接着在McbB与McbC亚单位的参与下从前体骨架的氨基端向羧基端环化半胱氨酸和丝氨酸，形成成熟的小菌素。Ⅱ型A类小菌素不发生转录后修饰，而Ⅱ型b类小菌素羧基端序列为修饰酶识别的信号，前体在酶的加工下形成一种小菌素–铁载体的结构。这种小菌素–铁载体是一段小于100个氨基酸的多肽。小菌素前体经转录后修饰酶的作用与沙门菌素形式的邻苯二酚铁载体共价结合[23]，所以这类小菌素又被称为邻苯二酚小菌素，且这一类小菌素与沙门菌素铁载体紧密相关(沙门菌素是一种由沙门菌或其他肠道菌分泌的一种铁载体，由肠菌素经糖基化修饰而来)。产生邻苯二酚小菌素的细菌必须同时产生沙门菌素来完成抑菌产物的前体修饰以更好地发挥小菌素的抑菌效应。这种邻苯二酚小菌素的分子结构决定了它们可以在外界环境铁匮乏时帮助细菌摄取铁。以MccE492为例，MccE492转录后修饰基因mceC，mceD与沙门菌上的iroB和iroD基因同源性较高，MceC是一种糖基转移酶，参与肠菌素羧基端的糖基化修饰，MceD是一种糖基化酯酶，可以将糖基化的肠菌素分解成线性结构。而MceI酶可以通过前体羧基端的丝氨酸催化葡萄糖残基的酰基化反应，将小菌素前体的丝氨酸部分与邻苯二酚铁载体通过酯键相连。
3.2 小菌素分泌机制 通过遗传和同源性对小菌素分泌机制进行分析，在很多情况下，分泌装置似乎与自身免疫和小菌素前体切割有关。Ⅰ型小菌素无典型的分泌装置。MccB17中，小菌素通过McbF和McbE蛋白分泌至细胞外，McbF属于ABC转运蛋白[24] (ATP-binding-cassette transpoter)，是一种内膜蛋白，可以利用水解ATP的能量对小菌素进行跨膜运输。而McbE是ABC转运蛋白的辅助蛋白，ABC转运蛋白与其辅助蛋白起到分子泵的作用，将小菌素通过内膜泵入至周质空间，而涉及MccB17分泌的外膜成分尚未确认。在小菌素MccJ25中，McjD和YojI都是ABC转运蛋白，发挥类似功能。而染色体编码的TolC是一种外膜转运蛋白，能在外膜上形成孔道。这一蛋白能从周质内侧到细胞外形成一条小菌素分泌通道，配合McjD和YojI共同完成小菌素的分泌。
Ⅱ型小菌素分泌装置结构类似，具有3个部分，其中ABC转运蛋白与附属蛋白由小菌素基因簇上的基因编码。来自MccV的分泌蛋白CvaB与来自MccL、Mcc24、MccE492和MccH47/I47/M所对应的分泌蛋白MclB、MtfB、MceG和MchF都具有很高的同源性，这些ABC转运蛋白与在革兰氏阳性菌中参与分泌Ⅱ型细菌素的ABC转运蛋白结构类似。这些ABC转运蛋白由3个区域构成，氨基端区域具有蛋白酶，可以水解内膜蛋白，在内膜形成孔道；羧基端区域有ATP结合盒子，可以结合并水解ATP，为小菌素的结合和跨膜运输提供能量；中间部分为跨膜结构域。分泌系统的第2个成分是辅助蛋白。它是一种通过氨基端跨膜螺旋固定于内膜的周质蛋白。在Ⅱ型小菌素中，这些辅助蛋白也同样高度保守。这种辅助蛋白是与外膜蛋白TolC[25]连接的媒介。外膜蛋白TolC能在周质空间与细胞外持续形成通道。三种蛋白共同组成Ⅱ型小菌素分泌装置。
4 小菌素作用机理 成熟的小菌素的抑菌谱狭窄，只限于部分肠道细菌。研究表明在许多肠道菌中存在小菌素受体。当这些受体缺失后，细菌对小菌素出现抗性。这些受体不仅参与小菌素的识别和摄取，还同样参与细菌对营养物质的摄取。有趣的是，这些蛋白受体还会被噬菌体、抑菌素细胞毒素利用进而入侵细胞，成为细菌致命的弱点。下文将对小菌素识别摄取机制进行阐述。
4.1 小菌素摄取机理 近些年的研究表明细菌的铁摄取系统以及与之相关的TonB/ExbB/ExbD[26]内膜能量转导系统同样参与多种小菌素的识别与摄取。铁离子通过3条途径被输送到细菌内，与之相对应的是3类外膜受体。结合异羟肟酸铁载体(如高铁色素)的FhuA受体，结合邻苯二酚铁载体(如肠菌素)的FepA、Cir和Fiu受体[27]，以及参与羟基羧酸盐(如柠檬酸盐)摄取的FecA受体。FepA和FhuA受体三维结构类似，每种受体都具有嵌入外膜的β桶形结构，其N-端为球形区域，这一球形结构通过氢键和盐桥将β桶形结构与铁载体结合位点相连，达到摄取铁的目的。在外膜蛋白摄取铁载体之后，需要在固定于内膜的TonB/ExbB/ExbD蛋白复合物的帮助下完成跨膜运输，TonB/ExbB/ExbD可以将质子动力学能量从内膜传递到外膜，为物质的跨膜运输提供能量。
Ⅰ型小菌素MccJ25被外膜高亲和力的FhuA受体识别并结合，识别结构为β发卡结构，接着在内膜TonB/ExbB/ExbD复合物和SbmA蛋白的帮助下跨过外膜和内膜转运至细胞质中。MccB17通过OmpF孔蛋白穿过外膜，接着在SbmA蛋白的参与下摄取进入细胞质，MccB17的结合区域为羧基端的GyrB蛋白区域。而Ⅱ型b类小菌素–邻苯二酚小菌素它们的识别和摄取机制类似。首先他们羧基端的邻苯二酚铁载体被外膜受体蛋白FepA、Cir和Fiu识别，在内膜TonB/ExbB/ExbD复合物提供能量帮助下跨膜转运，通过外膜和内膜进入细胞质中。实验表明小菌素MccE492、MccM和MccH47不会抑制原本对其敏感细菌的tonB基因缺失株以及fepA、cir和fiu三基因缺失株的生长，进一步证明了TonB蛋白对小菌素的摄取和其抑菌活性的表现起到重要作用。
4.2 小菌素的抑菌机理 大部分基因编码的抑菌肽通过作用于细胞的磷脂双分子层以达到抑制微生物生长的目的。而小菌素抑菌机制具有多样性，有的小菌素作用目标细菌内膜，有的作用于细菌DNA或RNA结构与功能相关的酶，有的作用于细菌蛋白合成相关的酶。
Ⅰ型小菌素作用靶标为细胞质，通过作用于细胞内与DNA/RNA结构或合成相关的酶发挥抑菌作用。MccB17是一种DNA促旋酶抑制剂，可以阻止细菌DNA的复制，诱发细菌的SOS反应[28]。与此相印证的是，原本对MccB17敏感的细菌，当其产生促旋酶的B亚基发生点突变时，对MccB17的敏感型降低甚至消除。MccC7/C51是一种翻译抑制剂，通过作用于细菌天冬氨酰tRNA合成酶抑制翻译过程[29]，从而抑制细菌蛋白质合成，而细菌转录过程仍能正常进行。MccC7/C51的多肽骨架能发挥上述抑制作用，而羧基端转录后修饰区域是细菌识别和摄取所需的结构。MccJ25能够阻塞RNA聚合酶次级通道，阻止细菌通过通道转运RNA聚合酶，而RNA聚合酶是细菌转录过程中最关键酶，所以本质上MccJ25的抑菌机制是干扰细菌的转录，其尾部具有的环状结构在这一过程中发挥重要作用。
Ⅱ型小菌素的作用目标可能为内膜，其具体抑菌机制仍在进一步研究中，目前Ⅱ型小菌素MccH47和MccE492抑菌机理研究得较为透彻，MccH47通过抑制细菌ATP合成酶[30]所必需的内膜组分F0 (一种质子通道)，阻碍细菌ATP的合成，通过影响细菌的能量供给达到抑菌作用。MccE492则通过破坏受体菌甘露糖透性酶的两种内膜组分ManY和ManZ发挥抑菌作用，这种甘露糖透性酶参与细菌对甘露糖和相关戊糖的摄取[31]，其他Ⅱ型小菌素可能也是通过对内膜成分的作用发挥抑菌作用，具体机理有待进一步研究。
5 分泌细菌的自身保护机制 细菌在产生抗菌物质的同时必须保护其自身免受毒害作用。小菌素具有抑菌效应，所以产生小菌素的细菌本身必须具有一套针对自身产生小菌素的防护机制。与产生肠菌素和细菌素的细菌不同，产生小菌素细菌的自身免疫机制仍在研究中，推测这些免疫基因编码的免疫蛋白可以破坏进入细胞的小菌素，使其失去毒性作用[32]。在Ⅰ型小菌素中分泌基因和自身免疫基因紧密关联，在基因簇上至少1个基因同时参与以上2个过程。与Ⅰ型小菌素不同的是，Ⅱ型小菌素具有专用的自身免疫蛋白，成熟的Ⅱ型小菌素氨基端区域具有很大的差异性，这种结构的特异性可能决定了其与相应的自身免疫蛋白之间存在某种特异性的信息交换。与此相印证的是不同的Ⅱ型小菌素的自身免疫蛋白具有很大差异。
6 小菌素也是一种潜在的毒力因子 研究表明，部分致病性的肠道细菌也能分泌小菌素。这些小菌素本身不具有毒性，并且也能对其他肠道菌有不同程度的抑制作用，但由于细菌具有自我保护机制，致病菌不会被自身产生的小菌素抑制，相反这些小菌素还会为产生它们的致病菌提供了更强的生存能力，成为了一种潜在的毒力因子。例如在UPEC CFT073中，可以产生两种Ⅱ型b类的邻苯二酚小菌素MccM和MccH47，这两种邻苯二酚小菌素通过与沙门菌素形式的邻苯二酚铁载体共价结合的方式进行转录后修饰。因此这两种小菌素与沙门菌素铁载体关系紧密。沙门菌素是一种羧基端发生糖基化修饰的肠菌素，是第一种被发现的糖基化铁载体。这种分子结构决定两种小菌素在其感染过程中，可以作为一种铁载体，为致病菌更好地摄取铁，从而为致病菌在肠道的竞争提供优势，这一特性导致其与致病性相关[33-34]。
7 小菌素的应用前景 小菌素对各种肠道致病菌具有抑菌作用，因此产生小菌素的细菌有作为益生菌的潜质，1917年从德国抗腹泻士兵粪便中分离出的大肠杆菌益生菌Nissle 1917[35]，在人身上得到有效的应用，对炎症性肠道疾病有很好的疗效。其基因组上具有编码小菌素的基因簇，可以同时产生MccM和MccH47两种小菌素，在其益生功能中发挥重要作用，Nissle 1917在肠道中定殖，产生的小菌素可以有效地抑制其他沙门菌他肠道致病菌的生长，维持肠道菌群平衡。此外，大肠杆菌H22产生小菌素MccC7/C51，可以抑制弗氏志贺菌的生长；而产生MccJ25小菌素的大肠杆菌LR05广泛分布在猪的肠道环境中，在抑制猪肠道病原菌生长过程中起到关键作用；小菌素Mcc24可以有效地抑制鸡肠道内致病性沙门菌和O157:H7型大肠杆菌的生长。小菌素在益生菌改造方面也有一定的应用前景，如果能将小菌素基因整合到不含小菌素的传统益生菌中，可为其提供更好的抑菌能力，使其发挥更好的益生作用。
小菌素在养殖业有广泛的应用前景，可以作为动物饲料添加剂，在预防动物肠道致病菌的感染方面起到一定作用，与传统抗菌药物相比，在养殖过程中添加小菌素不用担心畜禽产品化学药物残留，不会对人的健康造成影响。因此小菌素在预防畜禽肠道感染的领域仍有很大的应用空间。
小菌素在作为食品保存的抗菌剂方面也有广阔的应用前景[36]，传统抗菌药物的滥用导致病原菌出现耐药性，抗菌效果减弱。因此对新型抗菌药物需求日益迫切。而小菌素和传统抗生素的作用机制不同，抑菌谱窄但抑菌活性高效，同时有效地避免了细菌产生耐药性的问题，因此小菌素也许能够用于制备新型抗菌药物，成为传统抗菌药物的替代品。小菌素在作为防腐剂方面也有良好的应用前景，考虑到此前大部分的防腐剂均为化学合成，长期使用这类防腐剂会影响身体健康，而且在食品生产过程中禁止添加抗菌药物，因此小菌素这种基因编码的多肽可以作为食品保存过程中的一种天然防腐剂。在此之前革兰氏阳性菌产生的细菌素乳酸链球菌素已经在食品保存中作为防腐剂应用，可以有效地抑制革兰氏阳性菌的生长。如果将小菌素和传统革兰氏阳性细菌素结合也许可以达到更好的效果。因此将小菌素作为针对革兰氏阴性菌的抗菌药物和防腐剂的设想是完全可行的。
总之，小菌素的强效抑菌活性决定其广阔的应用前景，在未来的一段时间，小菌素会继续成为基础和应用研究的活跃领域。
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