表皮葡萄球菌生物膜中Persister形成分子機制及調控

《表皮葡萄球菌生物膜中Persister形成分子機制及調控》是依託復旦大學，由瞿滌擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：表皮葡萄球菌生物膜中Persister形成分子機制及調控
• 依託單位：復旦大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：瞿滌

項目摘要

Persister是細菌生長過程種形成的具有耐藥表型的細胞，其形成和存在與細菌生物膜及細菌慢性復發性感染的耐藥性密切相關。目前醫院感染日趨嚴重，表皮葡萄球菌感染位於前列，其致病性與生物膜形成能力密切相關，目前尚無有效控制細菌生物膜疾病藥物。在E.coli中發現多基因參與Persister的形成，其中phoU發揮重要作用。葡萄球菌的Persister形成分子機制和調控機制尚不清楚。本課題擬在前期研究的基礎上，以表皮葡萄球菌生物膜中Persister形成為切入點，利用同源重組方法構建phoU及VraSR敲除株、回復突變株、過量表達株，研究PhoU和VraSR對生物膜中Persister形成的影響；研究調控PhoU表達的相關因素以及VraSR調控的下游基因，從而闡明表皮葡萄球菌生物膜Persiser形成的分子機制及相關調控機制，為探索生物膜內細菌的耐藥機制及發現新型抗菌/抗生物膜藥靶奠定基礎。

結題摘要

phoU是負調節蛋白，調節參與磷酸鹽代謝基因的表達。在革蘭陰性埃希大腸桿菌中發現PhoU位於與磷酸鹽代謝相關的操縱子中，稱為pst-phoU操縱子。2007年Yin Zhang等發現phoU參與藥物耐受菌persister（原稱為持留菌）的形成，但phoU在細菌生物膜形成的作用尚不清楚，雖然對銅綠假單胞菌研究結果提示phoU對生物膜的形成無調控作用。我們在表皮葡萄球菌ATCC12228和ATCC35984菌株基因組中發現pst-phoU操縱子中含有phoU同源基因，進行phoU的功能區同源性分析，結果顯示相似2個與E.coli Phou同源的蛋白。因此，進而對表皮葡萄球菌基因組中的phoU同源物調控藥物耐受菌persister和細菌生物膜形成機制進行了研究。通過基因敲除技術構建了∆phoU1和∆phoU2 以及phoU1和phoU2回復互補突變株，生物學試驗結果顯示：與野生株相比∆phoU2株生長減緩、生物膜形成能力下降、氧化應激能力下降、藥物耐受性等，而回復互補突變株的表型則與野生株相似。進而分析和比較了∆phoU2株和野生株的轉錄譜，並進一步通過生物學驗證結果提示：在表皮葡萄球菌中phoU蛋白調控多個代謝通路，對藥物耐受性(persister)、細菌生長、生物膜形成、呈現正向調控，對磷酸鹽代謝為負調控，如phoU2敲除則導致相應的表型改變。除了已有報導的磷酸鹽代謝通路外，本研究主要發現了磷酸戊糖代謝通路也受PhoU的調控，進而影響藥物耐受性(persister)、細菌生長和生物膜形成，以及細菌對應激應答等。此外，還發現了PhoU與表皮葡萄球菌雙組分信號系統中生長和生物膜形成相關的YycFG呈互相調控。然而，PhoU的調控機制及其功能還有待深入研究。