生物膜對變形鏈球菌sec蛋白分泌途徑調控影響的研究

《生物膜對變形鏈球菌sec蛋白分泌途徑調控影響的研究》是依託華中科技大學，由黃梅靖擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：生物膜對變形鏈球菌sec蛋白分泌途徑調控影響的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：黃梅靖
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

牙菌斑生物膜中的變形鏈球菌是人類齲病的主要致病菌，它分泌產生的致齲毒力因子與牙菌斑形成及齲病的發生密切相關，在這一過程中Sec蛋白分泌途徑發揮了重要作用。本研究根據變形鏈球菌的生長致齲特性，首次探討生物膜的形成對於變形鏈球菌蛋白分泌活動調控的影響。①使用免疫金標技術觀察與蛋白分泌有關的微結構區域，進行Sec蛋白的亞細胞定位；②通過體外構建生物膜模型，比較變形鏈球菌在生物膜牙菌斑狀態下和浮游狀態中Sec蛋白表達的差異，了解生物膜形成對於Sec分泌途徑的影響；③構建Sec蛋白缺陷株，觀察變形鏈球菌生長、蛋白分泌以及形成牙菌斑的變化；④觀察環境變化對變形鏈球菌Sec分泌途徑的調節，了解生物膜形成時的生長條件的變化對於Sec分泌途徑的影響。本研究有助於更深入地了解牙菌斑生物膜的形成對於變形鏈球菌依賴的Sec蛋白分泌途徑活性的調控，豐富對於Sec蛋白分泌途徑的認識，並可能為齲病預防提供新的思路。

結題摘要

變形鏈球菌已被確認是導致人類齲病的最主要致病菌，其致齲性主要體現在通過分泌毒力因子，介導粘附形成牙菌斑生物膜，進而產酸使牙體硬組織脫礦產生齲病。在前期研究工作中我們證明Sec分泌途徑在變形鏈球菌的蛋白分泌中發揮重要作用。本研究根據變形鏈球菌的致齲特點，首次探討生物膜的形成對於變形鏈球菌蛋白分泌活動調控的影響。①使用免疫金標技術觀察與蛋白分泌有關的微結構區域，進行Sec蛋白的亞細胞定位；②通過體外構建生物膜模型，比較變形鏈球菌在生物膜牙菌斑狀態下和浮游狀態中不同時期Sec蛋白表達的差異，了解生物膜形成對於Sec分泌途徑的影響；③構建Sec蛋白缺陷株，觀察變形鏈球菌生長和蛋白分泌及形成牙菌斑的變化；④了解生物膜形成時的生長條件的變化對於Sec分泌途徑的影響。本研究有助於更深入地了解變形鏈球菌依賴Sec途徑的蛋白分泌活動與牙菌斑生物膜形成之間的相互影響，可能對致齲牙菌斑的形成產生新的認識。 在本研究中，我們為了觀察sec途徑在變形鏈球菌蛋白分泌發揮的作用，我們使用兩種大小差異顯著（15nm與5nm）的膠體金二抗分別標記SecA和毒力因子蛋白（GTF和SBR）。在透射電鏡下觀察發現SecA蛋白的亞細胞分布與分泌蛋白的分布方式是一致的，都呈現出集中分布的趨勢，二者在空間上的共同分布有力的證實了sec分泌途徑在變形鏈球菌蛋白分泌中發揮的作用。同時發現secM蛋白與secA蛋白亞細胞分布方式也是一致的。分別提取浮游狀態下和生物膜狀態下的變形鏈球菌的總RNA與胞漿蛋白，結果表明生物膜狀態下變形鏈球菌毒力因子基因表達與蛋白表達水平明顯高於浮游狀態（p＜0.05），並且secA，secM基因與蛋白表達水平在生物膜狀態下也有顯著上調，與浮游狀態比較有顯著性差異，SecA，secM的表達在生物膜狀態下顯著高於浮游狀態。 生物膜的形成是一個複雜而連續的過程，在生物膜形成過程中，變形鏈球菌的生長環境發生了巨大的變化，細菌的蛋白分泌活動必須適應這一變化，從而可以在生物膜這一微環境中繼續生存並且致齲，Sec分泌途徑也必須隨著細菌生長環境的變化而調整分泌活性，以滿足細菌正常生理活動的需要，我們證實了生物膜的形成會通過影響SecM表達從而可以影響調控Sec分泌途徑的活性，加深了我們對於Sec分泌途徑的認識，並且可能對齲病的預防產生新的思路。