固有无序区域（intrinsically disordered regions, IDRs）在真核生物蛋白质组中占比可观，但在原核生物中丰度较低。然而，越来越多的证据表明，IDRs在细菌毒力、生态位适应及宿主互作中发挥关键作用。本综述聚焦人类细菌性病原体，系统梳理了IDRs的分布规律、演化特征及功能表征的最新进展。研究人员首先简要概述了IDRs的生物学特性、构象系综特征及其在细菌蛋白质组中的分布特点；继而重点阐述了细菌IDRs调控宿主细胞机制的多元模式：包括劫持宿主信号通路、介导蛋白质相互作用、感应营养与环境信号、容纳模拟真核信号元件的短线性基序（short linear motifs, SLiMs），以及螯合抗菌肽等。最后，研究人员探讨了当前关于细菌IDRs演化与抗原性的认知空白与待解问题。基于近期研究进展，本综述系统阐释了IDRs如何塑造宿主-细菌互作的分子基础，为理解细菌致病机制提供了新的视角。
缩略语说明
文中涉及的常用专业缩略语包括：直系同源簇（clusters of orthologous groups, COG）、肠出血性大肠杆菌（enterohemorrhagic Escherichia coli, EHEC）、肠致病性大肠杆菌（enteropathogenic Escherichia coli, EPEC）、基于化学特异性的第一性原理相互作用（First-principle Interactions via CHEmical Specificity, FINCHES）、固有无序区域（intrinsically disordered region, IDR）、液液相分离（liquid–liquid phase separation, LLPS）、短线性基序（short linear motif, SLiM）、III型分泌系统（type III secretion system, T3SS）、TonB依赖性转运蛋白（TonB-dependent transporter, TBTD）、尿路致病性大肠杆菌（uropathogenic Escherichia coli, UPEC）。
固有无序区域的基本特征
生理条件下无法形成稳定三维结构的蛋白质区段被称为固有无序区域（IDRs），其生化组成具有独特性：通常富含丝氨酸、谷氨酸、赖氨酸、脯氨酸和甘氨酸等极性、带电及破坏结构的残基，而缺乏可稳定折叠蛋白核心的庞大疏水氨基酸。IDRs长度可从数个氨基酸延伸至数千个，实践中通常将长于约30个氨基酸的无序区段归类为IDRs。与折叠结构域不同，IDRs不采用单一构象，而是呈现能量可及、快速互变的构象系综；区域内带电、极性和疏水残基的簇集与排布模式决定了构象系综的核心特性，如紧缩程度或伸展状态。由于缺乏固定三维折叠，IDRs常缺失于实验解析的晶体结构中，在计算建模（如AlphaFold）中通常表现为较低的预测局部差异测试（predicted local difference test, pLDDT）分值。
IDRs的构象系综由局部特征（如瞬态二级结构倾向）和全局特征（如回旋半径Rg 、末端距Ree ）共同量化，这些参数除受序列长度影响外，还对温度、pH、离子强度、翻译后修饰及结合伙伴等环境条件高度敏感。为消除长度偏差，研究者常采用Flory标度指数ν（ν<0.5为紧缩型，ν>0.5为伸展型）和构象熵等参数描述IDR特性。此外，残基丰度与排布模式（如脯氨酸对柔性与紧缩的调控、带电残基的静电相互作用、芳香族与脂肪族残基的疏水/π介导相互作用）可通过序列疏水性装饰（sequence hydropathy decoration, SHD）、序列电荷装饰（sequence charge decoration, SCD）和带电残基比例（fraction of charged residues, FCR）等指标量化，共同决定IDR的紧缩状态、液液相分离倾向、功能角色及亚细胞定位。
与折叠结构域依赖致密分子内非共价相互作用维持构象不同，IDRs缺乏此类稳定作用，多数残基至少呈瞬态溶剂暴露状态，使其构象系综对环境理化性质高度敏感，成为理想的生物分子传感器。同时，IDRs的结构灵活性与多价性使其在液液相分离过程中发挥核心作用：该过程可使生物分子均相混合物分离为富生物分子相与稀相，在细胞中形成无膜细胞器或生物分子凝聚体，参与RNA代谢、核糖体发生、信号转导及应激响应等过程；在缺乏膜包被细胞器的细菌中，液液相分离可能是细胞质内生物分子自组织的重要机制。
真核生物中结构无序现象普遍存在，IDRs可占蛋白质组的40%，尤其在核酸互作蛋白与互作枢纽蛋白中富集。其灵活性可支持瞬态、低亲和力、高特异性的多重互作，常通过多个结合位点（基序、重复序列或单个残基）的组合贡献特异性，并结合无序-有序转变或形成保留柔性的“模糊复合物”。短线性基序（SLiMs）作为IDRs中的短调控模块，可通过低亲和力结合实现瞬态可调的互作，也是翻译后修饰（如磷酸化、泛素化）的关键位点。病毒蛋白质组中也存在IDRs，其变异程度大，可通过序列改变提升病毒适应度与宿主适应性。相比之下，原核生物蛋白质组中IDRs丰度较低，但研究证实其参与转录调控、极向组织、DNA修复、RNA代谢及细胞分裂等核心细胞过程，近年更发现其与细菌胁迫耐受、环境适应、毒力、生物膜形成及致病性密切相关。
人类感染细菌蛋白质组中的IDR分布
不同研究估算细菌蛋白质组中IDRs占比约为4%–10%，而针对人类感染细菌的分析显示其含量变异性极高：从空肠弯曲菌（Campylobacter jejuni）的2.4%到脓肿分枝杆菌（Mycobacteroides abscessus）的35.5%。同一门内也存在显著丰度差异，提示结构无序在不同物种中承担特化的功能角色。例如致病分枝杆菌（结核分枝杆菌Mycobacterium tuberculosis、牛分枝杆菌M. bovis、海分枝杆菌M. marinum、麻风分枝杆菌M. leprae）中，IDRs在非必需辅助蛋白中的富集程度显著高于核心蛋白，而无害的耻垢分枝杆菌（M. smegmatis）无此规律；肺炎支原体（Mycoplasma pneumoniae）虽经历基因组缩减，IDRs仍占其最小蛋白质组的17%，凸显结构无序在寄生适应中的功能重要性。
细菌IDR的定位与功能系统性分析仍较匮乏。早期原核基因组研究显示，防御机制（COG V）与细胞运动及分泌（COG N）相关蛋白的无序含量最高；近期研究进一步证实，结核分枝杆菌与肺炎支原体的毒力因子多定位于膜或分泌蛋白，且IDRs富集；肠致病性与肠出血性大肠杆菌的分泌效应蛋白IDR含量高于蛋白质组平均水平，其中EPEC O127:H6效应蛋白的IDR占比接近人类蛋白质组水平。此外，链球菌属（Streptococcus mutans、S. pyogenes、S. pneumoniae）的膜与分泌蛋白中存在富含丝氨酸与苏氨酸的胞外IDRs，参与蛋白折叠、细胞壁合成、细胞分裂及信号转导，且这些胞外IDRs可发生糖基化修饰。
细菌IDRs对宿主细胞机制的调控
细菌通过膜蛋白或分泌效应蛋白劫持宿主细胞机制以促进存活、复制与传播，IDRs在其中通过介导蛋白互作、模拟SLiMs、螯合宿主分子等机制发挥核心作用。
介导宿主蛋白互作
IDRs可通过灵活、瞬态、多价的结合模式介导蛋白互作，这一特性被广泛用于宿主操控。幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）IV型分泌系统效应蛋白CagA的C端区域为IDR，含多个酪氨酸磷酸化位点，经宿主激酶修饰后可招募含SH2结构域的蛋白（如SHP2、Csk、Grb2、Crk），并介导与PAR1b、c-Met受体的结合，最终促进胃上皮细胞恶性转化。肠出血性大肠杆菌（EHEC）III型分泌系统（T3SS）效应蛋白EspFU （又称TccP）为完全无序蛋白，通过与WASP家族成员及IRTKS结合时发生无序-有序转变，触发局部肌动蛋白聚合，驱动利于肠道定植的肌动蛋白基座形成；其合作效应蛋白Tir含暴露于宿主胞质的N端与C端IDRs，可通过SLiMs招募多个宿主蛋白。另一毒力因子EspB为部分无序蛋白，除参与宿主附着外，还可注入胞质与α-连环蛋白、肌球蛋白、α1-抗胰蛋白酶互作，抑制吞噬作用，其伸展结构有助于通过T3SS针状通道分泌。
核苷酸环化酶毒素是另一类典型代表：百日咳鲍特菌（Bordetella pertussis）CyaA、铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）ExoY、创伤弧菌（Vibrio vulnificus）ExoY均需进入宿主胞质后，通过与钙调蛋白、丝状/球状肌动蛋白等宿主蛋白结合，发生IDR无序-有序转变，才能激活催化结构域，产生超生理水平的cAMP/cGMP，导致细胞死亡或信号紊乱。尿路致病性大肠杆菌（UPEC）的细胞致死肿胀毒素1（CNF1）则通过其膜转位域的IDRs与JAK1/JAK2互作，经液液相分离形成蛋白复合物，诱导JAK1/2磷酸化与STAT1激活，促进M1型巨噬细胞极化，加剧尿路感染炎症。
容纳模拟真核信号元件的短线性基序
SLiMs通常由3–11个连续残基组成，多位于IDRs内，在真核细胞中可作为特定蛋白结构域的对接位点、亚细胞定位信号及翻译后修饰识别位点。细菌效应蛋白可通过IDR嵌入的SLiMs模拟真核信号元件，调控宿主互作。EPEC/EHEC效应蛋白Tir的C端IDR含两个免疫受体酪氨酸抑制基序（immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motifs, ITIMs），其周围区域可瞬态形成α螺旋并与宿主质膜互作，磷酸化调控的脂质结合是其诱导宿主细胞死亡与肌动蛋白基座形成的必要条件。EspF效应蛋白含3–5个脯氨酸富集区重复序列，为完全无序蛋白，其中的+xφPxxP基序（+、φ、X分别代表R/K、疏水残基、任意残基）可模拟真核SLiMs，与宿主分选连接蛋白9（sorting nexin 9, SNX9）的SH3结构域结合，其N端延伸区域对强结合至关重要。
沙门氏菌（Salmonella Typhimurium）的SteE/SarA蛋白为短无序蛋白，通过多个SLiMs重编程宿主GSK3激酶：其模拟GSK3经典磷酸化序列的基序介导与激酶的互作，T91位点的“酪氨酸激酶解锁基序”（LGTP）被磷酸化后，驱动GSK3将其Y143位点磷酸化为pYxxQ基序，进而结合STAT3并诱导其磷酸化、二聚化及核转位，在感染巨噬细胞中启动抗炎转录程序，促进沙门氏菌存活与持续感染。值得注意的是，IDRs的功能可在序列保守性极低的情况下维持，SteE的同源蛋白在不同革兰阴性菌中序列相似性低但功能保守，提示SLiMs的简单性可能赋予其快速丢失与获得的进化可塑性。
螯合宿主分子
液液相分离驱动的IDR可通过螯合免疫相关宿主分子促进病原体存活与免疫逃逸。例如奈瑟菌科（Neisseriaceae）与莫拉克斯菌科（Moraxellaceae）分泌的乳铁蛋白结合蛋白（LbpB）含低复杂度阴离子IDR，可形成相分离液滴，捕获源自宿主乳铁蛋白的阳离子抗菌肽。目前细菌中此类证据仍有限，但基于分泌蛋白中IDRs的高丰度与液液相分离倾向，预计将有更多相关发现。
固有无序区域在生态位适应中的作用
细菌在宿主体内的生态位适应受营养、氧气、免疫监视、抗生素暴露及种间竞争等多重压力调控，IDRs可通过多种机制帮助细菌应对这些压力。
持留、休眠与生物膜形成
结核分枝杆菌的持留休眠是其引起潜伏感染与抗生素耐受的核心机制，其DNA结合蛋白1（MDP1）为组蛋白样蛋白HU的直系同源物，含约100个残基的多阳离子C端IDR。该IDR可通过“双面胶”样作用交联两条DNA双链，形成筏状DNA束，驱动染色体紧缩与生长抑制，且该过程可逆，可维持最低限度基因表达以支持持留状态。铜绿假单胞菌的休眠相关蛋白SutA含无序N端与C端尾，可结合RNA聚合酶，通过应激σ因子（σS ）偏好性地调控转录，其N端IDR为转录调控所必需；σ70 的酸性IDR可竞争性置换SutA，调控其活性。结核分枝杆菌的RbpA蛋白也通过N端IDR调控σA 与σB 全酶的核糖体转录，并参与抗生素fidaxomicin的结合位点形成，IDR缺失可降低其对fidaxomicin的敏感性。
生物膜是细菌在宿主内存活与耐药的重要策略，铜绿假单胞菌的PhaF蛋白含C端IDR，含多个KPAA基序重复序列，可同时结合靶mRNA与核糖体30S亚基，激活plsA（胞外多糖合成关键酶）、ptsP、rhlC等毒力相关基因的翻译，促进生物膜形成，其ΔphaF突变株的生物膜形成能力显著缺陷。
感应环境信号与获取营养
革兰阴性菌的Ton系统依赖质子动力势跨外膜转运营养物质，其周质组分ExbD的N端区域可发生有序-无序转变，TonB的长IDR可选择性结合ExbD的开放态并发生无序-有序转变，稳定ExbB-ExbD复合物于质子通透状态，驱动TBDT孔道开放以实现配体输入。结核分枝杆菌的PE/PPE蛋白家族定位于细胞包膜外层，部分成员含C端无序尾，参与血红素、离子与营养物质的转运：如PPE51/PE19二聚体转运丙酰胺、葡萄糖与甘油，PE20/PPE31介导Mg2+ 摄取；PPE37的C端IDR含核定位信号等SLiMs，可被结核分枝杆菌蛋白酶切割，其无序多肽片段进入巨噬细胞细胞核，诱导caspase-3依赖性凋亡。
拟杆菌属（Bacteroides thetaiotaomicron）的转录终止因子Rho含303个残基的N端IDR，可通过液液相分离形成凝聚体，该过程在碳饥饿与小鼠肠道环境中被增强，提升Rho的转录终止活性，调控厌氧呼吸、复合多糖摄取与维生素B12获取等关键基因的表达，是其肠道定植必需的适应性机制。此外，细菌抗银与抗铜毒性也依赖IDRs：银抗性蛋白SilE与铜抗性蛋白PcoE在apo状态下完全无序，结合Ag+ /Cu+ 后折叠为紧凑结构，作为“分子金属海绵”螯合毒性金属；外膜铜抗性蛋白PcoB的N端无序尾虽序列保守性低，但功能可跨物种互换，再次印证IDR功能的序列独立性。
膜/细胞壁生物学与运动性
结核分枝杆菌的ABC转运蛋白Rv1747为毒力因子，参与细胞壁生物合成中间体跨膜转运，其胞质调控模块含两个叉头相关结构域及连接二者的约125个残基的无序接头，接头苏氨酸残基可被分枝杆菌丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶磷酸化，增强Rv1747的可逆相分离，可能通过聚类提升转运效率。另一蛋白MutT4（又称RppH）含N端IDR，可形成凝聚体样结构，其缺失会改变外膜通透性，增加万古霉素敏感性与氧化应激抗性，但具体机制尚待阐明。
细菌运动性也与IDRs密切相关：沙门氏菌的3个鞭毛运动必需蛋白均为完全无序蛋白，其缺失会导致广泛转录变化；肺炎支原体通过附着细胞器实现滑行运动，该细胞器的多个蛋白含长IDRs，其构象熵受限时可产生熵力驱动运动；单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）的表面蛋白ActA多为无序结构，其构象熵与周质空间限域产生的熵力可驱动蛋白穿过革兰阳性菌细胞壁，促进宿主肌动蛋白聚合，实现胞内运动与细胞间扩散，生物信息学分析提示这种熵驱动易位可能在革兰阳性菌表面蛋白中广泛存在。
细菌IDRs的翻译后修饰
真核生物中IDRs是翻译后修饰的主要靶点，细菌中虽缺乏大规模分析，但已有证据显示类似规律：肺炎支原体中磷酸化位点更倾向于出现在IDRs而非折叠结构域；前述CagA、Tir、SteE的SLiMs功能均依赖磷酸化调控；结核分枝杆菌Rv1747的无序接头磷酸化可诱导相分离。此外，革兰阳性菌的胞外IDRs可发生糖基化修饰：如变形链球菌（S. mutans）的PrsA蛋白IDR可被GalNAc修饰，缺失糖基化会导致乙醇胁迫下生物膜形成缺陷，且糖基化可保护IDRs免受蛋白酶降解，维持蛋白稳态。
细菌IDRs的演化与抗原性
IDRs因无需保守的分子内相互作用网络维持功能，演化速率远快于折叠结构域，其功能可在序列保守性极低的情况下维持。酵母实验证实，IDR功能维持需要特定的疏水性或净电荷范围，而非仅依赖结构无序本身。结核分枝杆菌蛋白质组分析显示，IDRs是正选择的主要靶点，提示其快速演化可能受宿主遗传、营养状态与共感染等选择压力驱动。幽门螺杆菌CagA的C端IDR含可变数量的EPIYA基序（Glu-Pro-Ile-Tyr-Ala），其类型与数量可改变CagA劫持宿主通路的效率；沙门氏菌SteE与梭杆菌DnaK的IDRs也通过SLiMs的获得与丢失调控宿主互作，体现IDR演化的可塑性。
IDRs的抗原性仍存在争议：早期表位预测认为其氨基酸组成偏倚使其不易被HLA I/II类分子提呈，但近期研究发现人类含IDR的蛋白更易被蛋白酶体降解，非经典HLA I类源蛋白中IDRs富集；病毒IDRs可有效产生HLA-II提呈肽段；抗体识别方面，无序表位与有序表位的识别概率相当，但对序列变异更敏感，可能助力病原体免疫逃逸。目前细菌IDRs的抗原性证据有限：结核分枝杆菌的HLA II类提呈CD4+ T细胞表位在IDRs中显著匮乏，而衣原体（Chlamydia spp.）的优势B细胞表位则倾向于无序状态，提示IDRs可能通过不同机制参与体液免疫与细胞免疫应答，需更多实验数据验证。
结论与展望
本综述系统梳理了人类细菌性病原体利用IDRs调控宿主过程与致病的分子机制，但目前研究仍集中于少数高关注度病原体，未来需拓展至更多物种以揭示IDR介导策略的多样性。细菌蛋白质组中IDRs丰度的显著差异提示其与物种生活方式、宿主范围、组织嗜性及致病/共生属性密切相关，结合不断增长的注释蛋白质组数据与无序预测工具，可开展大规模比较分析，揭示IDR特性与致病潜能的关联。IDRs通过模拟真核SLiMs调控宿主通路的机制与病毒策略类似，未来对细菌SLiMs多样性及其宿主靶点的解析，有望为宿主导向的新型治疗策略开发提供依据。此外，IDRs在细菌休眠、生物膜形成及环境感应中的作用，使其成为对抗持留感染与临床复发的潜在靶点；其快速演化特性也可能参与细菌的宿主适应与免疫逃逸，需进一步解析其演化轨迹与分子机制。总体而言，细菌IDRs的研究将深化对宿主-细菌互作的理解，并为抗感染干预提供新的视角。
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