《細菌表面多糖抗原合成的分子機理及調控機制的研究》是依託南開大學，由王磊擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：細菌表面多糖抗原合成的分子機理及調控機制的研究
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：王磊
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
表面多糖存在於所有細菌的表面（在革蘭氏陰性菌中主要以O抗原形式存在），其合成是細菌的重要生理過程之一。O抗原是重要致病因子和免疫原性物質，對細菌的致病性和宿主適應性有重要作用。O抗原在宿主長期免疫壓力下形成了生物界最豐富的多樣性，O抗原基因簇中糖合成基因的功能差異是造成該多樣性的主要原因，目前對其中的糖基轉移酶基因的作用機制認識較少。在細菌與宿主相互回響過程中，細菌對Ｏ抗原合成的調控機制方面尚缺乏整體性研究。此外，不同O抗原與細菌致病性之間的關係還不清晰。本項目圍繞細菌Ｏ抗原合成這一重要生理過程，利用生物化學、生物信息學、結構生物學、轉錄組學、蛋白組學等研究手段，解析Ｏ抗原合成中起關鍵作用的糖基轉移酶的作用機制，闡明O抗原合成的分子機理；揭示O抗原應對宿主免疫壓力的調控機制及其與致病性的關係，解析一些Ｏ抗原具有較強毒性的原因；全面認識O抗原在細菌致病性和宿主適應性中的作用。
結題摘要
表面多糖抗原（O抗原等）是細菌的重要組成部分，其合成是細菌的重要生理過程之一。糖是生物界三大物質之一，但與核酸和蛋白質不同，多糖的合成不需要“模板”，而是由糖基轉移酶依次將單糖連線形成。糖基轉移酶決定了多糖的合成和多樣性，其主要特點是對受體和供體均具有高特異性，且負責相同糖鍵合成的不同酶之間同源性極小；這些特點給研究糖基轉移酶的功能和特異性帶來很大困難，也使人們對多糖合成機制的認識非常有限。本項目對參與O抗原合成的糖基轉移酶的功能、特異性決定區域和位點、以及協同方式進行了系統研究。完成了致病性大腸桿菌O157中糖基轉移酶WbdN等16個代表性糖基轉移酶的鑑定。發現了一系列決定糖基轉移酶特異性的關鍵區域和位點，包括：在糖基轉移酶WclY中發現了決定其供體特異性的兩個關鍵突變，這是首次在腸道菌參與多糖合成的糖基轉移酶中鑑定可直接決定其特異性的關鍵位點；在糖基轉移酶WfeD中發現了可能分別影響其供體和受體特異性的DxExE和RKR 基序；在糖基轉移酶WbwC中發現了可能影響其供體特異性的DxDD基序等。鑑定了大腸桿菌O73和O152中參與O抗原合成的全部糖基轉移酶，解析了糖基轉移酶介導多糖合成過程中的順序性協同作用機制，發現糖基轉移酶可識別受體相鄰的糖分子。完成了對重要致病菌沙門氏菌O抗原的系統分析，發現參與O抗原合成的127個糖基轉移酶基因，預測了其中64個基因的功能，根據相關工作撰寫的綜述（FEMS Microbiol Rev, 2014）被編輯評價為“里程碑式(landmark)”的論文。此外，分析了細菌與宿主相互回響過程中O抗原合成的短期調控機制，發現大腸桿菌O157通過兩個不同機制分別調控O抗原合成和LEE基因從而提高粘附大腸上皮細胞的能力：一方面抑制調控基因fepE的表達，從而縮短O抗原鏈長；另一方面感受低生物素濃度等信號以提高LEE等毒性基因的表達。首次鑑定了3種罕見單糖的合成路徑；首次鑑定了普羅威登斯菌O抗原基因簇的基因組位點；為更大範圍地研究糖基轉移酶作用機理奠定了基礎。項目累計發表SCI論文18篇, 包括在Nat Commun發表（已接收）1篇，在FEMS Microbiol Rev發表1篇，在Nucl Acids Res發表1篇，在Glycobiology發表4篇，在J Bacteriol發表3篇，在PLoS One發表3篇等。
