E. coli 是基因體學、致病機制和演化生物學的模式物種。
Attaching & Effacing (A/E) Lesion 的分子機制
EPEC/EHEC 的 locus of enterocyte effacement（LEE）pathogenicity island 編碼 T3SS。Tir（translocated intimin receptor）被注入宿主細胞 → 插入細胞膜 → 外展 loop 與細菌表面 intimin 結合 → intimate attachment。Tir 的細胞質尾端：EPEC 中 Tir Y474 被 host kinase 磷酸化→ recruit Nck → N-WASP → Arp2/3 → actin pedestal 形成；EHEC 中 Tir 不需磷酸化，而由 EspFU（TccP）直接活化 N-WASP（Campellone et al., 2004, J Cell Biol 164:407）。A/E lesion 破壞微絨毛→吸收不良→腹瀉。
Shiga Toxin 與 HUS
Stx（AB₅ 結構）的 B₅ 結合 Gb3（globotriaosylceramide，腎臟腎絲球內皮高度表達）→ 受體介導內吞 → retrograde transport 到 ER → A subunit 是 N-glycosidase，切割 28S rRNA 的 A4324 → 蛋白質合成不可逆抑制 → 內皮細胞死亡 → 血小板活化 + 微血管血栓 → HUS（microangiopathic hemolytic anemia + thrombocytopenia + acute kidney injury）。Stx2 比 Stx1 與 HUS 的相關性更強。抗 Stx 抗體已進入臨床試驗。
UPEC 的入侵-休眠-復發循環
UPEC 不只黏附膀胱上皮，還能 invade 上皮細胞形成 intracellular bacterial communities（IBC）——以 type 1 pili 結合 uroplakin IIIa → 膜內化 → 細胞內形成 biofilm-like pod → 逃避中性球和抗生素 → 再破出形成 filamentous bacteria → 重新入侵鄰近細胞（Mulvey et al., 2001, Science 282:1494）。此 IBC 循環解釋了復發性 UTI 的高比例——即使尿液培養陰性，膀胱上皮內仍可殘存 quiescent UPEC reservoir。
基因體可塑性
E. coli K-12（非致病）基因體 ~4.6 Mb，而 O157:H7 EDL933 為 ~5.5 Mb——多出的 ~1.3 Mb（>1000 基因）分布在 ~18 個 pathogenicity islands（O-islands），包括 LEE、Stx-converting phage（ɸ Stx）、tellurite resistance island 等。泛基因體（pangenome）分析顯示 E. coli species 的泛基因體 >18000 基因，核心基因體僅 ~2000——基因體高度可塑性是其廣泛生態適應與致病多樣性的基礎（Touchon et al., 2009, PLoS Genet 5:e1000344）。
文獻：Campellone KG et al. 2004. J Cell Biol 164:407-418. / Mulvey MA et al. 2001. Science 282:1494-1497. / Touchon M et al. 2009. PLoS Genet 5:e1000344.