鼠疫菌具有在细胞外传播，在胞浆和组织间液增殖和能在宿主细胞的细胞质和吞噬细胞中生长的特殊机制。Brobaker给毒力决定体下的定义是：调节适应宿主微小环境相应反应的细菌细胞结构和酶系统。Burrows在研究鼠疫菌的毒力和抗原结构与鼠疫菌所表现的某些特征之间的关系时，提出了关于鼠疫菌毒力多源性的理论。这个概念的实质在于鼠疫菌的毒力和其某些性状有关系，毒力是鼠疫菌某些性状的综合表现。产生荚膜抗原（FraI ⁺）、毒力抗原（VWa ⁺）的存在以及是否依赖外源性Ca ²⁺（Ca ⁺），在氯化血红素培养基上形成色素的能力（Pgm ⁺），有无产生鼠疫杆菌素Ⅰ（PstⅠ）的能力等，均认为是与毒力有关的性状，并把这些性状称作毒力因子。

根据上述毒力因子的概念，鼠疫菌毒株可以看作是全部与毒力有关性状（FraI、VWa、Pgm、Pur、Ca、T、Pst）的载体。即使1个毒力因子的欠缺也会导致鼠疫菌毒力的降低或丧失。

Стеланов认为，精氨酸依赖与否也是1个毒力因子；Arg ^-一般表现为弱毒菌。根据WHO鼠疫专家委员会第四报，普遍被承认的毒力因子只有4个，即：F1、Vwa、Pgm、PstI。根据我国的研究来看，Pur这个毒力因子无多大实际意义，因为在我国尚未发现1株Pur ^-菌株。

近年来，对 Burrows的毒力因子的概念有所修正。因为已经发现具有全部已知毒力因子（FraI ⁺、VWa ⁺、Pgm ⁺、Pur ⁺、Ca ⁺、T ⁺、Pst ⁺）的菌株对豚鼠和小白鼠无毒，但发现丧失2~3个毒力因子的菌株对小白鼠和豚鼠仍保持毒力。因此我们推测尚有一些至关重要的毒力因子未被发现，或表现的不明显（潜在的毒力因子）。

F1毒力因子的物质基础很清楚。 Baker（1952年）所提取的FractionI抗原就是FraⅠ毒力因子的物质基础。所谓Fra ⁺即意味着产生F1抗原，而Fra ^-则不产生。

实验表明，Fra ^-鼠疫菌对豚鼠的毒力大大降低（可达1000倍），但仍保持对小白鼠的毒力。

F1抗原是一种过敏原，对豚鼠、家兔多次大量（lmg以上）注射可以引起超敏现象，有时可注射后瞬间死亡。

F1抗原被认为是保护性抗原之一，鼠疫菌的荚膜（或封套）是具有抗吞噬作用的毒力因子，典型的荚膜可以作为阻止调理因子结合到细菌表面的理化屏障。荚膜允许调理素准确的渗入细胞表面，能使调理素与吞噬细胞受体接触不发生作用。鼠疫菌封套提取物F1可激活补体系统，尤其是影响C ₄和C ₂。F1可消耗补体总溶血活性的40%。F1阻断热不稳定的调理素的调理作用，似乎与其间补体相互作用以及不完全活化补体系统有关。

借助于丙烯酰胺凝胶电泳查明F1抗原并非是同质的，而是由异质的蛋白质群所组成。分子量约为20 000~500 000。F1抗原是由13种蛋白质组成。F1抗原主要位于鼠疫菌的被膜和细胞壁表面上。F1抗原不耐热，冻干4℃保存。F1抗原的产生是受65百万道尔顿质粒上的遗传因子所控制。鼠疫短期免疫是体液性的，长期免疫是细胞介导免疫。在体液免疫中，F1抗体起着主要作用，在一般情况下，F1抗体水平与抗鼠疫免疫性的强弱存在着直线相关关系。F1抗体的作用机制被认为是调理吞噬作用，有利于中性粒细胞吞噬抗原-抗体复合物。

现在认为，编码F1抗原的基因是多拷贝的基因，在鼠疫菌最大的1个质粒（pMT1）和染色体上都有分布。F1抗原的基因在鼠疫菌的基因组中是相对独立的结构，它的结构基因和调控基因紧密相邻，可以包括在1个克隆子中。

最近，已经查明这一基因簇至少包括4个基因，分属于3个转录单位。F1抗原的结构基因 caf1，编码F1抗原的亚单位。读码结构长510单核苷酸，编码170氨基酸残基的多肽，其中21氨基酸残基的信号序列带有原核细胞中常见的结构。

在caf1的上游方向是基因caf1 M和caf1 A，二者一同转录，转录方向与caf1相同。前者编码1种F1抗原的伴行蛋白，起着F1抗原亚单位跨膜转运的作用；后者使F1抗原的亚单位结合在细菌细胞的表面。

第4种基因是一种调节基因，命名为caf1 R，位于caf1 M的前方，但转录方向与前两个转录单位相反。这一基因对F1抗原的表达起正调控作用，而且仅包括了它的氨基端81个氨基酸残基的克隆子就可以使F1抗原大量表达。

克隆的caf基因已被引入减毒的鼠伤寒沙门菌SL3261，证明可以表达该抗原，并表明经口饲喂小鼠具有免疫保护作用。

自Burrows等利用琼脂扩散和吸收相结合的方法发现了VW抗原（最初命名为Vi抗原）之后，又用同样的办法发现了W抗原。Vi抗原和W抗原总是一起出现，因此统称VW抗原。VW抗原80℃30分钟可被破坏。2~4℃长期保存活性降低，-20℃保存可维持其活性。

朱锦沁、Fukui等证明，在液体或固体培养基上37℃累代培养鼠疫菌，常常丢失或降低毒力的原因之一是由于VWa ^-株的生长优势和部分VWa ⁺株突变为VWa ^-株有关。

Higuchi和Kupferberg（1959年）的研究表明，VWa ⁺细胞在37℃条件下需要Ca ²⁺和Mg ²⁺才能生长。William还证明，唯有在37℃条件下VWa ⁺株才能合成VW抗原。Surgalla等还证明，高浓度的NaHCO ₃（0.125~0.5mol/L）可抑制VWa ⁺及VWa ^-株生长，中等浓度（0.1mol/L）则可选择地抑制VWa ^-细胞生长，低浓度（0.05~0.075mol/L）则有利于VWa ⁺、VWa ^-株生长。

无体液抗体参加情况下机体鼠疫感染的研究，企图以继承性转移方法抗鼠疫感染时，免疫T细胞的保护活性属于H-2限制细胞介导免疫。皮下给小鼠接种具有37℃ Ca ²⁺依赖质粒的小肠结肠炎耶尔森菌可诱导小白鼠产生细胞介导免疫。这种免疫效果可使小白鼠耐受强毒鼠疫菌致死量攻击。除去此种质粒的同源基因衍生株不能使小白鼠产生这种免疫效应。首次证明了VW抗原能诱导小白鼠产生细胞介导免疫。用提纯的V抗原免疫家兔，然后此种抗血清经传统的方法分离γ-球蛋白，此种制品可被动保护小白鼠抵抗10个最小致死量的鼠疫菌KIM菌株、假结核菌PBI菌株或小肠结肠炎菌WA菌株的感染。

鼠疫菌生长于试管内37℃缺Ca ²⁺条件下产生低钙反应（low-calcium response LCR），表现很强的表达和分泌毒力蛋白质称之为V抗原（也称之为LcrV）。在一定介质中，同时伴随生长受限制，代谢下降和停止生长，此时，最大的诱导转录作用和分泌一些外膜蛋白质（Yops）。这些特性都是由有编码复杂的毒力特性称之为低钙反应（LCR）的1种约70kb（或约45MD）的pCD1质粒所编码。

低钙反应即耶尔森菌毒力菌株在37℃缺钙条件下表现生长限制并释放大量Yops的现象。低钙反应是耶尔森菌研究领域早期的一个重要发现。开始，人们注意到在液体培养基中生长的耶尔森菌很容易发生毒力减弱甚至丧失，若在培养基中加入脱脂乳制品便可避免这种现象的发生，经证实这里真正起作用的是乳制品中的钙离子。于是Higuchi和Smith设计了草酸镁培养基，利用草酸镁来螯合培养基中的Ca ²⁺造成低钙环境。在这种培养基上，37℃时有毒力的菌株不能生长，而无毒株生长良好，此时有毒株并未死亡，而是分裂2次之后进入一种静止状态。该状态下细菌的胞浆膜的调节和运输功能是正常的，RNA和蛋白质继续合成，因此能够维持细菌的基本生命活动，只是这时合成的RNA不稳定，腺苷酸能量装填减少，而且DNA合成受阻，所以细胞停止分裂，此即耶尔森菌的生长限制。将这种经历生长限制的培养物转移到低于35℃的条件下继续培养则细菌又进入生长状态并形成菌落。在研究耶尔森菌Yops的过程中发现，使耶尔森菌发生生长限制的低钙环境，正是最大程度表达Yops的适宜条件，于是这种低钙培养基不仅成了区分和选择毒株和非毒株的有用工具，而且在Yops的研究上也广为应用。草酸镁的螯合作用是非特异性的，除Ca ²⁺外，还能螯合掉其他为细菌生长所必需的无机离子，因此细菌在草酸镁培养基上生长极差，现在提倡用V型琼脂糖或EGTA来替代草酸盐。基于这些研究和当时的认识水平，钙离子曾一度被认为是Yops产生的主要调节物，并且在转录水平控制Yops的表达。现在看来并非如此，钙离子只是Yops产生的一种环境信号，对Yops基因的转录影响不大，很可能在Yops基因的转录后阶段发挥其主要作用。

Lcr区中只发现了lcrF对表面蛋白的调节作用不受Ca ²⁺和核苷酸（如ATP）的影响，其余位点均在Ca ²⁺和ATP调节之列。其中lcrV编码的V抗原负责37℃缺钙时对Yops表达的正调节作用和该条件下细菌生长限制的发生。lcrH、lcrE、lcrR的产物介导37℃有钙时对Yops表达的负调节作用，virA、virC、lcrK则与Yops分泌有关，lcrD的产物在“感知”和（或）跨膜传递Ca ²⁺和（或）ATP等环境信号中发挥作用。

lcrV，即以往被称作lcrGVH的操纵子。该操纵子含有V抗原基因，lcrH、lcrG以及yopB和yopD基因。V抗原是耶尔森菌中1种重要的抗原成分，是鼠疫菌中第1个被证明的与毒力有关的抗原，只有毒株才具备表达V抗原的能力。随后又证实V抗原是一种保护性抗原，在主动和被动免疫中均具有良好的保护效果。但V抗原对毒力的具体作用尚不清楚。最近的研究表明，V抗原除上述作用外，在导致生长限制和毒力基因表达的低钙反应中发挥着重要的调节作用。

为了确证V抗原在低钙反应中和对毒力的作用，研究者巧妙地利用删除、插入的方法，精心地设计了1种V抗原特异性突变。变种突变没有改变V抗原基因的阅读框架，只是表达的产物比正常V抗原要小得多，因而不具备V抗原的功能。经凝胶电泳核实，突变株表达了“变异”后的V抗原，并且其下游基因产物的表达未受影响。这一突变株的生长是钙不依赖的，对小鼠无毒（LD ₅₀﹥5×10 ⁶），通过检测与yop基因融合的E. coli lacZYA操纵子的半乳糖苷酶表达情况发现，lcrV突变体在26℃时呈基础水平表达，37℃缺钙时出现最大程度表达，而有钙时其表达降低。说明Ca ²⁺对yop调节子仍然发挥调节功能，但任何情况下突变株表达的酶活性均低于其亲本株，表明V抗原可能在低钙反应中起着正调节作用。

突变体的表型往往有意想不到的复杂性，要确定某些表型变化特异地归因于某个基因的突变，向突变体中转移正常的基因，看它能否恢复突变体的表型是绝对必要的。当把完整的V抗原基因分别克隆到载体pBR322（10拷贝）和pAVA（1拷贝）中，然后转入lcrV突变体中，结果高拷贝补给时，生长特性完全恢复，即重新出现生长限制等低钙反应表型。而低拷贝补给时则毒力完全恢复，说明V抗原确实具有调节作用，并与生长限制有关。而且可以看出，在lcr复杂而又精密的调节网络中，适宜拷贝数的V抗原对毒力和低钙反应的调节都是极其重要的。推测，V抗原大量表达时的生长限制阶段耶尔森菌并没处于毒力最强大的状态。

37℃、Ca ²⁺和（或）ATP存在时，参与毒力基因负调节过程的有lcrH、lcrR、lcrE、lcrK、virA、virC等，其中lcrH对Ca ²⁺和ATP的负调节过程均发挥作用，lcrH突变体为ATP盲和部分钙盲。37℃时，Ca ²⁺只能部分地缓解生长限制和微弱地降低Yops的表达，ATP则不能改变突变体的lcr表型，即突变体不能感受ATP的存在。lcrE、lcrR只参与Ca ²⁺的负调节作用。lcrE、lcrR突变体均为钙盲，37℃无论Ca ²⁺存在与否均表现生长限制，并大量释放Yops，而ATP能降低这两个突变体Yops的表达，并缓解生长限制的程度。从现有的资料看，lcrH、lcrE、lcrR可能对yop基因在转录水平有一定的作用。与它们不同，virC、virA、lcrK可能只作用于yop基因的转录后阶段，并且对Ca ²⁺和ATP的调节功能均发挥作用，Ca ²⁺和ATP通过下调virC、virA和lcrK位点的表达，引起Yops分泌停止或减少，从而反馈地抑制yop基因的转录。

那么上述正、负两种调节机制在不同条件下是怎样协调发挥作用的呢?下面以V抗原和lcrH来说明：lcrH不但可以从位于lcrV操纵子上游的Ca ²⁺和ATP调节的启动子转录，而且可以从它本身的位于lcrV 3′端的非钙调节的启动子转录。在Ca ²⁺存在时，V抗原基因和lcrH从钙调节的启动子只是微弱地转录，但此时lcrH从非钙调节的启动子的转录确保了它继续发挥作用。由于lcrH的作用，lcrV操纵子的转录进一步下降，因此负调节作用占优势。37℃缺钙时，V抗原基因和lcrH均从Ca ²⁺和ATP调节的启动子转录，于是lcrH和V抗原大量表达，而V抗原可以在细胞外贮存起来，这种贮存起来的V抗原可以起到抵消lcrH的作用。据此，研究者提出V抗原的强烈表达是生长限制发生所必需的。我们认为还存在着另一种可能性，即二者从钙调节的启动子转录有程度上的差别，或许此时V抗原基因也能从别的启动子转录，由此造成正、负调节的不平衡。

LcrD负责“感知”和（或）传递环境信号的作用是从LcrD的特性推测出来的。LcrD定位于内膜上，从它的氨基酸序列的疏水性分析得知，它有2个相互分离的区域，氨基端的区域疏水性非常强，有8个潜在的跨膜区域，相反，其羧基端则相当亲水，说明LcrD是一种膜本体蛋白，很可能承担着对环境中的Ca ²⁺和（或）ATP的“感知”和（或）跨膜信号的传递作用。另外，LcrD还可能参与Yops的分泌。

上述工作无疑把对低钙反应机制的认识更推进了一步，使我们清楚地认识到Ca ²⁺和ATP的作用机制是不同的，而且Ca ²⁺和ATP对低钙反应的效应也是不同的，Ca ²⁺能完全解除生长限制，而ATP只能部分缓解生长限制的程度。生长限制可能是由于V抗原在细胞外的有效积累造成的，和Yops的表达无明显的必然联系，因为特异性的V抗原基因突变即可废除生长限制，但此时Yops仍保持基础水平的表达。同时，我们也可以看到，还有许多问题有待解决。如生长限制是高度依赖于培养基的，除Ca ²⁺和ATP外，培养基的离子强度，离子和氨基酸构成等均可影响生长限制的程度。因此目前还不能肯定生长限制是代谢上的一种适应性改变，还是在这种条件下，由于V抗原的积累影响了染色体的复制或与染色体复制有关的膜结构，而使细菌不能分裂。如果属于后一种情况，那么染色体不能复制，以及此时的膜结构状态或许正是Yops表达的适宜条件。

早在50年代，人们就已经知道，有毒力的鼠疫菌株在37℃缺钙的条件下将停止生长，并合成一些独特的抗原。世界卫生组织的鼠疫专家委员会将这种特征确定为鼠疫菌的毒力决定因子之一。根据Burrows等最初发现的两种抗原，这种毒力决定因子便命名为VW抗原。原来认为，VW抗原的表达与在37℃缺钙环境中停止生长是密不可分的，因而通常都以37℃时在草酸镁平板上的生长能力来代表鼠疫菌是否具有该种毒力决定因子。后来发现，这一毒力决定因子是由复杂的基因结构控制，而且VW抗原与对低钙环境的反应由不同的基因控制，这两种特征可能单独缺失，而V和W抗原只是在鼠疫菌对低钙环境反应时所表达的多种抗原物质中的两种，因而最近多以低钙反应Lcr来描述这种毒力决定因子。

进入20世纪80年代，Ferber与Brubaker首次研究了鼠疫菌中的质粒，并发现，这一毒力决定因子由1个分子量为45MD（pCD1）的质粒控制。这一质粒非常容易缺失。当这个质粒缺失或损伤时，鼠疫菌会失去其对低钙环境的反应，这一区域中的基因便称为lcr，还有一些受lcr基因控制的基因散处在整个质粒的范围内，它们编码一些能够在低钙反应时出现在细菌外膜区段的蛋白质，这些蛋白质当时被统称为耶尔森菌外膜蛋白Yops，而这些基因便被命名为yop基因。近年来，这一质粒成为鼠疫菌的分子生物学中进展最快的领域。到现在，这一质粒上几乎所有与毒力有关的基因均被定位与测序。在这些工作的基础上，人们正在试图说明这种反应产生的过程。

在早期的研究中，人们只知道钙不依赖突变，这是因为这一毒力决定因子的突变绝大多数是由于45MD质粒丢失所致。随着对这一质粒研究的深入，人们逐渐发现这一毒力决定因子中的一些基因会导致一类完全不同的突变，即钙盲突变。这种突变的菌株，在37℃时，无论培养基中是否含有钙离子，均会进入生长停滞状态，并表达Yops。根据突变后表现的性状，可以将与该毒力决定因子有关的基因划分为3大类。

在基因中引入一个非极性突变后，菌株仍保持钙依赖特征的，是这一毒力决定因子中的终末效应基因，这一类基因的突变，除了丧失其本身的产物及其作用外，对这一毒力决定因子中的其他基因不产生影响，大多数的yop基因均属于这种性质的基因。

基因突变后能导致钙不依赖表现的，属于该毒力决定因子的正调节基因。它们最初受温度的激活，促进这一毒力决定因子中其他基因的表达，导致细菌的生长停滞并表达Yops。属于这一范畴的基因有lcrH、lcrE、lcrG和lcrQ。

较高的环境温度是触发低钙反应调节机制的初始动因，首先对温度起反应的是正调节基因lcrF。该基因最初发现于小肠结肠炎耶尔森菌，被称为virF。它编码一种30KD的结合蛋白，为AraC族的转录活化因子。该因子的二聚体可以结合于1个40碱基长的区域，对转录起控制作用。现在至少在四个基因中发现了可能是这一因子的结合部位。这一基因的转录并不受温度的影响。lcrF蛋白在26℃与37℃同样稳定，温度对它的控制作用的原因在于在较高温度下每单位mRNA的翻译效率升高。其原因是该基因的SD序列与一个茎环结构相邻，温度较高时有利于开始翻译过程。lcrF产物对一系列操纵子产生活化作用，这些操纵子被称为yop调节子。它还对2个不属于lcr的操纵子起正向调节作用，而至少有2个lcr操纵子控制lcrF的调节作用，lcrF本身则受到由染色体编码的1组蛋白样的ymoA基因产物的控制。在lcrF的作用下，各yop操纵子的转录将升高20~200倍。

参与温度调节的其他基因位于lcrB区位之内，这是1个最早确定的低钙反应区位，但它的内部结构至今没有完全查明。这一区位中包含着一些为Lcr抗原和Yops分泌所必需的基因，但还有一些基因是在温度的调控下，Lcr抗原和Yops的表达所必需的，这一区域内的极性突变，会导致钙不依赖突变。

当环境中的钙离子浓度超过10 ^-4mol/L数量级时，将对基因的表达起负调控作用。

最初与钙离子作用的可能是1种分泌蛋白LcrE，早年它曾被认为是1种外膜蛋白，命名为YopN，但现在一些学者认为，具有调节功能的基因还是命名为lcr基因为宜。这种蛋白质被认为是一种新的信号传递机制的一部分，它将环境中钙离子浓度的信号传递到细菌细胞之内。但有人认为，像钙离子这样的阳离子通过细胞外膜似乎是难以理解的，因而提出，在宿主体内，起信号作用的可能是钙离子。此外，LcrE究竟是作为转运机制使钙离子进入细胞内，还是作为信号传输机制只在细胞表面与钙离子起作用，而通过第2信使来进一步作用于细胞内的转录过程，也还没有定论。

在这个调节通路中，还包括lcrR和lcrG，lcrR与前述的正调节因子lcrD同属于1个操纵子，如果在lcrR的3′末端引入1个极性的插入突变，其下游的lcrG便不能表达，而钙离子对以下基因的抑制作用便丧失。LcrG也是1种分泌蛋白，这一基因中的非极性突变使细菌在37℃有钙条件下也不能生长，但18mM ATP可恢复其生长，它的过度表达并不能抵消 lcrE的突变，因而，它不是LcrE之后的环节。LcrQ是另一种分泌蛋白，它的作用在LcrE之后，LcrH之前。其作用是阻断Lcr蛋白的分泌，该基因的突变造成有钙条件下仍能分泌LcrV和YopD，但其他Yops却不能。

上述基因的产物最终作用于lcrH，lcrH也是LcrGVH yopBD操纵子中的1个基因，编码1种高度酸性的胞浆蛋白，不分泌至细胞外，其结构中有1个与lcrQ蛋白相同的区域。它没有DNA结合区域，似乎不是直接阻断yop基因转录的成分。

综上所述，目前对于Lcr的调节机制，所提出的模型还不够完整。简要说来，当LcrF的mRNA对环境温度的升高发生感应，LcrD和LcrB便起着触发整个机制的作用。当环境中不存在钙离子时，受它们控制的基因便以较高的水平表达，最终导致DNA复制与细胞分裂停止，V抗原与Yops大量合成与分泌。而当存在钙离子时，目前还没有发现任何基因的转录水平升高。这说明，钙离子对lcr基因的阻遏作用，是通过已有的基因产物，通过它们与钙离子或其他第2信使的相互作用来实现的。

PstⅠ（鼠疫菌素Ⅰ）是鼠疫菌所产生的一种细菌素，这种细菌素可以抑制在分类学上关系密切的一些菌株的生长。

鼠疫菌的毒力决定因子PstⅠ具有以下特征：（1）通常能产生鼠疫菌素的鼠疫菌株，自身对鼠疫菌素不敏感，同时能产生血浆凝固酶和胞浆素原活化因子（旧称纤维蛋白溶解因子）。（2）这一毒力决定因子缺失的菌株，只在皮下途径进入机体时才是低毒的，经腹腔和静脉途径给予，均有相当强的毒力。对宿主机体补充铁剂，也能增强这种菌株的毒力。（3）对鼠疫菌素的耐受也与铁代谢有关，缺失产生鼠疫菌素能力的鼠疫菌株，如果同时缺失色素沉着的能力（Pst ^-，Pgm ^-），仍对鼠疫菌素不敏感（Pst ^r）。（4）对鼠疫菌素敏感与否，与假结核和小肠结肠炎耶尔森菌侵入HeLa细胞的能力有关。Pst ^s的菌才能有效侵入HeLa细胞，而Pst ^r者，侵入HeLa细胞的能力明显减弱。

凝固酶和胞浆素原活化因子（纤维蛋白活性因子）这两种活性的表达受作用时温度的控制，但与细菌生长的温度无关。28℃时，显示高度的凝固酶活性，该多肽结合在完整菌细胞的外膜上。而在37℃时，则主要显示纤溶活性，该多肽可游离于胞浆周围间隙和细胞外。凝固酶活性主要在蚤体内形成菌栓时起作用，而纤溶活性则在37℃宿主体内起作用。

1958年Ben-Gurion和Hertman首先描述了野生型鼠疫耶尔森菌产生1种细菌素样的物质，该物质能抑制血清型Ⅰ型假结核耶尔森菌生长。后来，于1961年Brubeker和Surgalla把这种活性物质命名为鼠疫菌素Ⅰ（Pesticin Ⅰ），并把鼠疫耶尔森菌和假结核耶尔森菌都能产生的第2种细菌素样的物质命名为鼠疫菌素Ⅱ（Pesticin Ⅱ），该物质能抑制无毒鼠疫耶尔森菌A12和Java株生长。Грамотина在水解酪素琼脂培养基中加入0.8%氯化锂，发现鼠疫耶尔森菌能产生抑制鼠疫耶尔森菌、血清型Ⅰ型假结核耶尔森菌和大肠埃希氏菌中等指示菌生长的一种细菌素样物质，把该物质命名为鼠疫菌素Ⅲ（Pesticin Ⅲ）。

至少有4种环境因素影响鼠疫菌素的活性：氧、温度、Ca ²⁺和Fe ³⁺的比率以及阳离子的存在如鱼精蛋白。

鼠疫菌素Ⅰ是1种碱性蛋白质，在中性pH时以PstⅠ-pli复合物或以盐的形式存在。Pli是所有被试鼠疫菌株及假结核菌株均能产生的一种抑制PstⅠ活性的物质，因此如有Pli存在将导致鼠疫菌素试验检查的错误，培基中如含有Fe ³⁺、Mg ²⁺或无机磷酸盐均能加强Pli的作用，但酒石酸盐、乙二胺四乙酸钙、Sr ²⁺、Mn ²⁺或硫酸鱼精蛋白则均可抑Pli的作用。Mg ²⁺、鱼精蛋白等阳离子物质抑制Pli的作用是因为Pli为阳离子所夺，结果PstⅠ从Pli的复合物中被释放出来，导致PstⅠ抗指示菌活性的增加。通常用含二乙胺四乙酸并有过量Ca ²⁺的培养基便可消除Pli的影响，这就是 Brubeker和Surgalla（1962年、1961年）用的试验培基。

在厌氧条件下或抗血清存在情况下，鼠疫菌素活性均受到抑制。Fe ³⁺、氯化血红素、某些含氯化血红素的蛋白质、Mg ²⁺和无机磷酸盐均可抑制PstⅠ活性，而鼠疫菌素Ⅱ不受抑制。通过加Ca ²⁺或Sr ²⁺或金属螯合剂可解除Fe ³⁺对鼠疫菌素Ⅰ活性的抑制作用。Fe ³⁺可增强鼠疫菌素抑制因子（Pli）的作用，而Mg ²⁺或无机磷酸盐可轻微增强Pli活性。Mn ²⁺或硫酸鱼精蛋白可抑制鼠疫菌素抑制因子的活性。37℃条件下鼠疫菌素的活性比在20℃试验时高20倍。

鼠疫菌素对蛋白质溶解酶类敏感，活性可被胰蛋白酶破坏，是不能透析的物质，其分子量为65 000道尔顿（65KD）单体多肽。鼠疫菌素含有17种氨基酸。

鼠疫菌素对热不稳定，在水中煮沸5分钟活性降低95%，30℃保存1天活性大部分丧失，保存于普通冰箱其活性也维持不了几天。贮存于-20℃3个月也不会降低活性。于5℃在Tris-HCl缓冲液（pH 7.5）透析3天也不会丧失活性。

鼠疫菌素在pH 6~8稳定，超过此范围活性降低。对紫外线有较高的抵抗力，在紫外线强度为300尔格/s·cm ²作用75分钟也不会使其活性降低。

鼠疫菌素等电点为7.5。在pH 4.7时鼠疫菌素Ⅰ可被沉淀出来，鼠疫菌素Ⅰ是酸不溶性物质，而鼠疫菌素Ⅰ抑制因子（Pli）是酸可溶性物质。鼠疫菌素具有胞壁质酶活性，通过缓慢降解敏感细胞的胞壁质，使其转化为稳定的原生质球。

PstⅠ是鼠疫菌的特异性抗原之一，因此可以用于鼠疫菌的诊断。

鼠疫菌pPCP1质粒（约9.5kb）决定纤维蛋白溶酶原活性因子、凝固酶、鼠疫菌素和鼠疫菌素免疫性蛋白质的产生。研究者们已克隆了编码这些活性物质的位点。利用插入失活和克隆表达的方法，已在pPCP1质粒上确定了3个分立的基因，逆转录方向依次为鼠疫菌素耐受（pim）、鼠疫菌素产生（pst）和凝固酶及胞浆素原活化因子（pla）。

并确定同样的基因决定纤维蛋白溶酶原活性因子和凝固酶的表达，这种基因的最初转运产物（38kD）在两个顺序步骤被复制以便产生37kD和35kD肽，在加工的第1步发生很快可能是协同转运，当蛋白质输出被抑制时，此步骤被阻断。第2步骤发生很慢，产生大量的37kD和35kD肽，同时证明该质粒中有POLA依赖复制子。表达鼠疫菌素的基因定位于9.5kb质粒中的5.1kb片段，而纤维蛋白溶酶原活性基因（pla）为1.4kb片段，pla基因已被克隆，证明一段长1275bp的片段仍能完整地表达pla活性。核苷酸序列分析证明凝固酶和胞浆素原活化因子两种活性属于同一多肽。序列分析表明pla基因中存在着936bp的ORF编码312氨基酸蛋白质（分子量34.6kD）和一种20个氨基酸信号序列的单一ORF。这种编码区表达凝固酶和纤维蛋白溶酶原活性。pla基因表达的蛋白质的任何一种形式可能在“蚤栓塞”中起主要作用，有利于鼠疫菌感染动物。pla基因具有降解鼠疫菌外膜蛋白作用。鼠疫菌素活性基因（pst）和鼠疫菌素免疫性基因（pim）分别编码40KD鼠疫菌素和16KD鼠疫菌素免疫性蛋白质，后者在外周胞质中可被发现，免疫性蛋白质的产生部位提示在外周胞质中转运出来的鼠疫菌素在它水解胞壁质之前是无活性的，鼠疫菌素含有一种靠着N-终端的TonB box，与肠杆菌素B中的TonB box是同源的。鼠疫菌素决定体侧面的DNA序列与肠杆菌素10决定体侧面的DNA序列有很高的同源性。

鼠疫菌丧失Pgm表型特征就对Pst不敏感，是因为丧失了鼠疫菌素受体。鼠疫菌素受体基因（psn）编码鼠疫菌素受体，它也是1种Irp蛋白质，该物质不仅是鼠疫菌素受体也是小肠结肠炎耶尔森菌铁载体和耶尔森菌素的受体。这种受体是Pgm ^-结合无机铁转运系统的一部分。所以当鼠疫菌丧失Pgm表型特征自然就失去了鼠疫菌素受体对Pst表现的不敏感了。

纤维蛋白溶酶原活性因子是鼠疫菌一种外膜蛋白酶，它是由pla基因编码。皮下感染鼠疫菌KIM-10株需要Pla，经腹腔或静脉感染则不需要Pla。为了进一步研究Pla在引起感染中的作用，CO92同源株包括一株pla中有码组移位变异和另一株没有pst的菌株进行试验，虽然Pst ^-的CO92及pla变异的菌株静脉感染动物的LD ₅₀与野生型菌相似，但是，消除pst和变异的菌株经皮下感染时，LD ₅₀值要比野生型菌高4~6个对数值。因此，某些菌株在经皮下接种引起致死性感染需要Pst，而静脉感染时不需要。Pla有关的毒力似乎不是通过吞噬细胞的化学趋化因子C _5a干扰所介导，正如鼠疫菌对 和 同源性小鼠的感受性与缺失C _5a产物有关一样，皮下感染宿主的早期足垫模型中Pst ^- CO92皮下注射部位增生以及发生类似大小的炎症反应与野生型菌株所引起的反应相似。然而，野生型菌在较远的部位如奈窝淋巴结、肝脏均存在较高浓度的细菌。pla区位于鼠疫菌pPCP1质粒中，消除这种质粒，可使菌细胞结合胶原蛋白的能力降低，包括存在于染色体上的结合胶原蛋白的决定体溶纤维蛋白活化因子对胶原蛋白的亲和力相当弱，当把克隆的pla区导入E.coli，能使该菌具有结合到细胞系的能力。消除pPCP1质粒的鼠疫耶尔森菌丧失表达鼠疫菌素、鼠疫菌素免疫性蛋白质、溶纤维蛋白酶和凝固酶活性，该菌经皮下接种豚鼠或腹腔接种小鼠均不能导致动物全身性感染。

Jackson和Burrows（1956年）在含有半乳糖、氯化血红素的合成固体培养基上培养，发现野生鼠疫菌的大部分细胞形成的菌落，能吸附氯化血红素呈黑褐色；其后还发现，吸附氯化血红素菌落细胞也能吸附碱性芳香族染料，例如刚果红。这种在形成菌落时能吸附氯化血红素或碱性芳香族染料的鼠疫菌，称作Pgm ⁺；而Pgm ^-所形成的菌落，由于缺乏这种吸附能力，仍呈白色菌落。

鼠疫菌在氯化血红素合成培养基上（pH 8.0，28℃），色素吸附表现明显，而在普通培养基上吸附很弱或不吸附。Surgalla和Beesley（1969年）设计的刚果红培养基，以赫氏溶血琼脂为基础，加刚果红、半乳糖，Pgm ⁺同样可以吸附刚果红。但据纪树立、朱锦沁等人的试验，刚果红培养基虽然制备手续简单，但效果远不如氯化血红素合成培养基稳定。

吸附碱性芳香族色素或氯化血红素的机制，一般认为是由于细胞表面的粘合力的作用，纯属物理现象。Brubaker等人的实验还表明PstI ^-Pgm ⁺菌株对PstI敏感，而PstI ⁺Pgm ⁺或PstI ⁺Pgm ^-菌株对PstI不敏感。

鼠疫菌的Pgm ⁺菌落较Pgm ^-菌落致密，不易制成菌悬液。

Pgm ^-鼠疫菌对小白鼠和豚鼠的毒力大大降低，LD ₅₀>10 ⁷~10 ⁸个菌。Jacksom和Burrow认为，Pgm和鼠疫菌在恒温动物机体内的夺铁能力有关。用Pgm ^-鼠疫菌，例如用EV株攻击小白鼠或豚鼠时，如果同时注射足量的Fe ³⁺则毒力大大增强。而Pgm ⁺鼠疫菌即使不额外补充Fe ³⁺，也可以夺取机体内的铁而生存并发挥其毒力作用。但也有相反的证据，据朱锦沁，王淑纯的实验证明：由我国内蒙锡林郭勒盟布氏田鼠分离的菌株是Pgm ⁺且很难突变为Pgm ^-，但在人血清（in vitro）中夺铁能力很低，低于Pgm ^-占优势的分离自长爪沙鼠的菌株。

朱锦沁等（1978年）利用鼠疫菌Pgm的特点，采用氯化血红素培养基研究国内各疫源地鼠疫菌分型的试验，观察鼠疫菌在培养基上的生长情况，试验结果将各疫源地的菌株分为4种：

第1种：鼠疫菌接种后第3天，菌落即为黑色（少数为褐色），3~7天内无白色菌落，或有少量白色菌落，但不超过总数的20%，为Pgm ⁺菌株。

第2种：于第3天为白色菌落，4~5天后由白变灰，7~8天灰褐色或黑色，亦为Pgm ⁺菌株。

第3种：鼠疫菌接种后3~7天均为白色菌落，个别菌株有少数黑色菌落，但不超过总数的20%，为Pgm ^-菌株。

第4种：鼠疫菌培养3~7天后，黑色与白色菌落数介于20%~80%之间，属Pgm ^±菌株。

在研究鼠疫菌Pgm ⁺及Pgm ^-细胞组成的同时，对各疫源地鼠疫菌株Pgm ⁺突变率也进行了检查，结果表明我国各疫源地的菌株，无论Pgm ⁺Pgm ^-组成或由Pgm ⁺突变Pgm ^-的速率都存在差异。

最新发现能吸附外源性的色素和对相应的杆菌敏感（及杆菌素受体）是由染色体的2种功能编码的，即Pgm和Psn，这是一系列密切相接的连锁基因群，共有11个区位。

Pgm ⁺表型有如下特征：铁制约（或调节）蛋白IrPB-E的合成；能在铁螯合培养基上生长；对杆菌素敏感；经外周途径感染小鼠具有毒力。Pgm自发性突变率为10 ^-5，同时丢失了Pgm相连的上述特征，不能利用血红素和血红素蛋白络合物作为铁来源，最新结果显示，在37℃不论是Pgm ⁺和Pgm ^-菌株都能利用血红素，尽管（铁）盐及铁卟啉存在氧化状态。

利用鼠疫菌Pgm ⁺DNA基因库，筛选克隆了小的Kan插入片段，当克隆9.1kb的片段进入Pgm ^-缺失的突变体中后，发现这种新分离的9.1kb的片段恢复了温度调节hms的表型，但不是Pst。9.1kb区域所编码的3种蛋白质，分别为90kD、72kD、37kD的多肽，这可能就是hms表型的区位，用双向琼脂电泳对菌外表侧面进行比较，发现有些外膜蛋白对Pgm ⁺菌株是唯一的，其中IrpB-D、多肽F为Pgm ⁺菌株所特有，在这些Pgm ⁺所特有的多肽中，只有两种蛋白与Pgm ⁺紧密相关，大约为72kD和90kD多肽由hms基因编码IrPB-D的编码部分不在hms区位可能是单一长的转录单位，编码了3种蛋白质，其中两种蛋白经信号肽酶降解后，在细胞表面表现为86、70KD的2种外膜多肽。

Pgm ⁺菌株在26℃能吸附外源性血红素，贮存在其外膜中，而Pgm ^-菌株不能在外膜中贮存血红素，在37℃菌株也不能在外膜贮存血红素，然而Pgm ⁺和Pgm ^-的菌株，在37℃生长过程中，外周胞质中贮存有血红素，这可能与温度依赖型70KD的外膜多肽有关，等同于抗原5。同时在37℃ Pgm ⁺和Pgm ^-的菌株也能利用细菌胞浆中的19KD铁蛋白沉积无机盐。研究发现在体内鼠疫菌血红素的贮存和三价铁离子贮存是两个独立的系统，对在体内从铁蛋白和血红蛋白、肌红蛋白、血红素结合蛋白获得和转送三价铁是与其生理上相连一致的。

Pgm从一开始就显示出相当独特的特征，即这一特征特别容易丢失，人们用有选择能力的氯化血红素平板或刚果红平板就可以很容易地筛选到白色的突变菌落。后来，当人们发现，这一特征与质粒无关，就使得这种现象更加难以理解，因为一般的染色体基因是不太容易缺失的。

利用脉冲场电泳分析，发现缺失了Pgm特征的鼠疫菌株的染色体中缺失了一段相当长的序列。由于所使用的限制酶不同，所测定的这段序列的长度在92.5~106kb。这段序列之所以特别容易缺失，是因为它的两端各有1个插入序列样的结构，这2个结构正向排列，从而使其间的部分容易被删除，对这种结构的末端序列分析表明，这是一种在鼠疫菌的染色体和质粒中广泛分布的插入序列IS100。

在这100kb左右的DNA节段中，目前已知分布着两类不同的基因，一类与鼠疫菌聚积血红素的能力有关，决定着过去称为Pgm的表型，被称为hms基因；而另一类与细胞的铁转运机制有关，决定着菌株的毒力，被称为irp基因。

Buchieser等（1998年）研究发现鼠疫菌的102kb染色体片段由两个不同的区组成：1种是约35kb获得铁片段〔高致病性岛（high-pathogenicity is-land.HPI）或称高毒力岛〕与1种约68kb色素沉着片段连锁在一起。Fetherston等（1992年）首先鉴定了鼠疫菌的102kb染色体片段称之为Pgm位点，这个区缺失的频率为10 ^-5。这种102kb区可分为功能性和物理性两个不同部分：1个区携带hms位点（贮存氯化高铁血红素），决定鼠疫菌在刚果红琼脂平板上生长表现色素沉着表型特征和通过蚤媒介促进细菌扩散的作用，该区或称之为色素沉着片段。另1个区携带涉及获得铁的irp2、irp1和psn/fyuA基因，铁载体生物合成位点yopT和yopE以及活化基因yopA，该区又称之为获铁片段。

Straley等最初发现了1种与鼠疫菌聚积血红素即色素沉着能力有关的基因产物，并命名为多肽F，但当时没有确定编码这一多肽的基因。

到了1990年，Perry等利用转座子插入的方法确定了hms基因位于1个19.5kb的染色体DNA Sall片段中，这些基因约占据10kb的长度，克隆的这一片段可以恢复由于上述插入而成为Pgm ^-的菌株的聚积血红素的能力。

随后，同一个研究组又确定，在这一克隆的片段中有4个读码结构，其中3个与聚积血红素的能力有关。这3个基因为同一转录方向，最上游的是hmsH基因，编码90kD的蛋白质前体，经加工后成为86kD的外膜蛋白。其下游为hmsF，编码的外膜蛋白前体为72kD，成体70kD。最下游的hmsR也编码1种对表达Pgm表型所必需的蛋白质。在hmsH前方还有1个编码41kD蛋白质的基因与聚积血红素能力无关。

Carniel等（1987年）最先在小肠结肠炎耶尔森菌中发现，在限铁条件下，细菌将额外产生一些种类的外膜蛋白，被命名为铁调节蛋白IRP。除了几种分子量为数十kD的蛋白质外，还有两种高分子量的蛋白质，即HMWPs，分别命名为Irp1和Irp2。稍后，Sikkema等发现在鼠疫菌中也存在这类铁调节蛋白，并确定它们为Pgm基因簇的一部分，包括编码多肽F的基因和编码IRP的基因，4种小分子量的 irp基因分别被定名为irpB~E。

现在已经知道，铁调节蛋白基因的表达受fur基因的控制，这是一种在许多种类的细菌中广泛存在的控制方式。fur基因突变时，irp基因的表达将不受环境中铁元素含量的控制，它们将在非缺铁条件下继续表达。

在鼠疫菌中，现在已经明确，hms基因与irp基因是两套不同的基因，编码着不同的蛋白质，其间没有明显的同源性。当然，它们很容易一同缺失，但无论是在自然界分离的菌株中，还是在实验室诱变的菌株中，都只能发现hms ^–irp ⁺的菌株，而hms ⁺irp ^-的菌株却没有发现过，其原因尚待进一步研究。

在这一组基因中，至少已有2个基因的序列已经查明，即irp2基因和1种蛋白质分子量为65KD的irp65基因，后者同时又是鼠疫菌素的受体。

早在60年代已经发现，当鼠疫菌株失去合成鼠疫菌素能力时，其本身会转为对鼠疫菌素敏感，但若同时失去Pgm特征，又会重新失去对鼠疫菌素的敏感性。因此，pgm和pst特征之间，必然存在着某种联系。

鼠疫菌失去Pgm特征时对Pst不敏感，是由于失去了鼠疫菌素的受体，而这种受体，也是1种Irp蛋白。在小肠结肠炎耶尔森菌，这一基因被命名为fyuA，读码结构长2022bp，编码22氨基酸的信号序列和651氨基酸的成熟蛋白质，基因前部有 fur基因产物的结合部位。这种外膜蛋白，不仅是鼠疫菌素的受体，同时也是小肠结肠炎耶尔森菌的铁载体，耶尔森菌素的受体。

在鼠疫菌中，这一基因也已测序，它与fyuA的同源性达到98%，并与其他TonB依赖的外膜蛋白同源。这一基因的表达间接地需要irp2，而如果这一基因被删除，菌株将不再表达IrpB和IrpD。

Hacker等（1990年）首先指出有关细菌的毒力岛这个术语，该术语通常指的是携带涉及一些致病性基因的一种大的染色体片段（≥35kb）。毒力岛邻接在tRNA基因的一侧，插入序列可以和毒力岛的侧面相接。这些岛通常是不稳定的，缺失它们的发生频率为10 ^-4~10 ^-5，它们的GC组成通常与染色体的其余部分的组成不同。Carniel等（1996年）在耶尔森菌属中也发现并鉴定了毒力岛，发现毒力岛只存在于有高致病性的小肠结肠炎菌生物型IB菌中，低致病性的菌中不存在，由于该区的存在与否决定细菌的致病性的强弱，因此，把该区称之为高毒力岛（high-pathogenicity island，HPI）。发现小肠结肠炎菌Ye8081的HPI是45kb长，邻接于asn tRNA基因的一侧，它也携带染色体中的4种不同的序列（RS.3，RS.4，IS1400和IS1328）的单一拷贝和涉及铁载体介导的获铁基因：耶尔森菌素生物合成基因irp2，irp1和编码耶尔森菌素受体基因fyuA位点。

早年发现，Pgm表型及聚积血红素的能力在28℃才能获得最佳的表达，从这个角度分析，这种能力本身可能不是决定在哺乳动物体内毒力的因素。现在看来，它可能主要在蚤类的消化道内起作用，在那种环境中，鼠疫菌通过其表面的多肽，聚积了大量含铁的血红素，而当它们通过蚤类的吸血进入哺乳动物机体，自身就携带着大量为生长所必需的铁元素，使它们在感染的早期就可以大量繁殖。

血红素将进一步进入细菌的胞浆周围间隙，并结合在1种非Pgm决定的70kD的多肽之上。铁元素将通过Irp蛋白转运至细菌细胞之内，具体的转运过程还不清楚，但至少Pst受体是1种必不可少的成分。进入细菌细胞的是无机铁，这种元素还可以结合在1种19kD的细菌铁色素样的多肽之上，作为细菌自身的储备。

Carniel等（1987年）发现，致病的耶尔森菌在铁饥饿条件下能产生4条新的蛋白带，另有4条带的蛋白质含量增加，当然，也有一些蛋白带的颜色变浅。他们把这种类型的蛋白质称为铁调节蛋白（IRPs）。其中2条高分子量蛋白带（HMWPs）与其他的铁调节蛋白明显不同，它们只存在于高致病力的耶尔森菌，即鼠疫、假结核和血清0∶8与O∶Tacoma型的小肠结肠炎耶尔森菌中。

众所周知，Pgm ⁺鼠疫菌具有一种不依赖铁载体转运铁机制（在缺铁培养基中生长时所必需的）。Pgm ⁺鼠疫菌的染色体DNA中的102kb片段是Pgm区，其中5.9kb片段编码72kD前体生成的68kD蛋白质，19.2kb克隆可恢复合成190kD蛋白质，这种蛋白质的结构基因也在染色体的Pgm区。在Pgm区中2个结构基因hmsA和hmsB是表达Hms表型所必须。鼠疫菌产生色素沉着特有的肽F和5种铁制约的肽命名为IrpA到IrpE，而典型的变异到Pgm ^-菌株丧失产生肽F和Irp A~E。包括2种高分子量的蛋白质（190kD和240kD）的一些铁调节的膜蛋白参与铁的摄取和转运。不能合成高分子量蛋白质是由于低毒力或无毒力的耶尔森菌缺失irp2基因。这些高分子量的膜蛋白可能是摄取铁的膜受体，通过受体的作用摄取和转运铁，使致病菌在体内生长、繁殖和引起感染发挥作用。最近研究发现Pgm ⁺鼠疫菌可产生30多种铁制约的蛋白质。

日本学者研究表明在鼠疫菌细胞膜上由类脂A组成的内毒素具有摄取铁的系统以保证细菌从外环境摄取铁，细胞色素Cl-铁离子构成的要素由能量产生电子传递，在低温条件下产生这种系统是细菌增殖不可缺少的，由染色体遗传基因控制。并证明鼠疫菌的表面摄取不仅仅是铁还有血红素分子。外膜受体和鼠疫菌素受体构成高亲和力的夺铁系统。Pgm ⁺的细菌生长于26℃条件下，细菌的外膜是外源性氯化血红素的主要储存场所。另外，研究表明不管表型如何，所有耶尔森菌都能利用血红素、血结合素、肌红蛋白、血红蛋白和铁蛋白，但不能利用转铁蛋白、乳铁蛋白作为铁的唯一来源。

hms基因位于19.5kb的染色体DNA Sall片段中，这些基因约占据10kb长度，hms推断编码分子量为93.4/89.5（没处理/处理后）KD蛋白质，这些基因使耶尔森菌属中的细菌具有聚积氯化高铁血红素的能力，在这一克隆片段中有4个读码结构，其中3个与聚积氯化高铁血红素能力相关，他们是hmsH基因，编码约90kD蛋白质前体，成体为86KD外膜蛋白，成体的hmsH 788氨基酸多肽，PI 4.99。hmsF编码外膜蛋白前体为72kD，PI 5.6，成体为70kD，另1种是hms也编码1种对表达Pgm表型所必需的蛋白质，在病原性耶尔森菌中发现了铁调节蛋白质基因（irp），编码两种高分子量的蛋白质IRP1和IRP2，在Pgm基因簇中包括编码多肽F的基因和编码IRP的基因，4种小分子量的irp基因命名为irpB，C，D，E。

fur基因控制铁调节蛋白质基因的表达。在很多细菌中一些铁调节的基因的相应调节作用受fur（ferric uptake regulation）系统控制。鼠疫菌有一种功能性的Fur系统，鼠疫菌的fur基因与E. coli的fur有75%的核苷酸同源性，85%氨基酸同源性。在小肠结肠炎菌中已鉴定了一些铁和fur调节的蛋白质及其作用。而一些铁调节的蛋白质最近在鼠疫菌中也被鉴定了，其中一些蛋白质与小肠结肠炎菌中的是同类的。鼠疫菌至少有25种铁制约的蛋白质，少量的17种铁制约的蛋白质和6种铁诱导的多肽中的4种是受fur调节，fur调节的蛋白质包括与鼠疫菌素敏感性和螯合铁条件下37℃生长有关的IrpB到IrpD，鼠疫菌产生的与小肠结肠炎菌产生的属于同类的是HMWP1和HMWP2。另外，在鼠疫菌中至少有9种铁制约的和铁诱导的蛋白质可能不依赖Fur系统调控。在耶尔森菌属中，有足够的证据表明IrpB到IrpD，HMWP2可能还有HMWP1执行铁转运功能。

鼠疫菌素受体基因（psn）编码鼠疫菌素受体，也是一种Irp蛋白质，这种物质不仅是鼠疫菌素受体也是小肠结肠炎菌铁载体和耶尔森菌素的受体，这种受体是Pgm ^-结合无机铁转运系统的一部分。鼠疫菌素受体基因已被克隆和序列分析，psn编码IrpB-IrpD. HMWP2可能间接调节鼠疫菌素受体的最大表达，并可能参与合成耶尔森菌铁载体，这种铁载体可以诱导表达鼠疫菌素受体和铁载体受体。当血红素进入细菌的胞浆周围间隙并结合在1种非Pgm决定的70kD的多肽上，在pst受体参与下通过Irp蛋白质把铁转运到菌细胞内。铁还可结合在一种19kD的细菌铁色素样的多肽上储备。

变异为典型的Pgm ^-的鼠疫菌，于37℃生长时（而不是26℃）明显地需要铁，当把Pgm ^-细菌转移到缺铁的培养基中以后，细菌生长明显受到限制，细胞形态变为渗透性稳定的原生质体，而Pgm ⁺鼠疫菌可以不受限制地生长。用Fe ³⁺或高铁血红素可取消缺铁对Pgm ^-细胞生长的限制。结果表明，Pgm ^-变异株贮积铁的能力有障碍。生长在缺铁条件下的假结核菌和小肠结肠炎菌的Pst ^r变异株，无上述表现。但这两种菌侵袭HeLa细胞的能力明显下降。腹腔注射Pst ^-或Pgm ^-鼠疫菌之前给小鼠腹腔注射铁能明显地增强它们的毒力。转铁蛋白、乳铁蛋白和卵白转铁蛋白在缺铁的培养基中能明显地抑制Pgm ^-鼠疫菌生长，而Pgm ⁺鼠疫菌能生长或轻度受到抑制或Pgm ⁺细菌可在抑菌环中重新长出小的菌落。中国17个生态型鼠疫菌，在人血清中的长势差别，可能与夺铁能力或需铁量的不同相关。Pgm ⁺与鼠疫菌转运铁系统有关，Pgm ^-鼠疫菌毒力弱可能是其铁和贮积铁功能有障碍。