《變異鏈球菌LuxS密度感應與代謝流相關性研究》是依託上海交通大學，由黃正蔚擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：變異鏈球菌LuxS密度感應與代謝流相關性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃正蔚
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
LuxS系統調控著多數細菌的密度感應行為，但由於LuxS酶本身也是甲基化代謝循環的關鍵酶，因此學術界有質疑通過luxS缺陷所獲得的生理表型的改變是否為代謝障礙而非密度感應缺陷所致。本研究為進一步探索LuxS系統在密度感應與代謝流控制中的作用與地位而提出，在前期自然科學基金項目的基礎上，已構建出了變異鏈球菌luxS基因的缺陷株，及不同層次恢復其甲基代謝的基因工程改造菌株。為解釋在前期實驗中發現的問題，本研究計畫針對不同代謝水平的改造菌株利用核磁共振和高效液相色譜技術分析其胞內外主代謝成分，採用生物信息學的方法在資料庫的支持下重建代謝網路，並利用數學建模分析的方法計算代謝流的控制，以及通過流平衡分析法計算與基因敲除前的最佳流分布狀況最接近的可行的解。並按照代謝調節最小化法通過參數的調整控制對luxS基因在信息與代謝中的作用與地位進行模擬與分析。本研究將從理論上進一步豐富密度感應生態防治的研究。
結題摘要
變異鏈球菌在齲病的發生髮展中有重要作用，其在口腔中主要以生物膜的形式與其他細菌共生。密度感應在生物膜細菌間的信息交流中發揮了重要的作用。LuxS系統調控著多數細菌的密度感應行為，但由於LuxS酶本身也是甲基化代謝循環的關鍵酶，因此學術界有質疑通過luxS缺陷所獲得的生理表型的改變是否為代謝障礙而非密度感應缺陷所致。本研究探索了LuxS系統在密度感應與代謝流控制中的作用與地位。我們利用前期構建的變鏈球菌luxS基因的缺陷株，及不同層次恢復其甲基代謝的基因工程改造菌株，利用高通量測序和高效液相色譜技術分析針對基因轉錄、翻譯，代謝等不同水平對改造菌株代謝活動進行分析，採用生物信息學的方法在資料庫的支持下重建luxS影響的代謝網路，並利用數學建模分析的方法計算代謝流的控制，以及通過流平衡分析法計算與基因敲除前的最佳流分布狀況最接近的可行的解。並按照代謝調節最小化法通過參數的調整控制對luxS基因在信息與代謝中的作用與地位進行模擬與分析。研究發現luxS可通過密度感應和甲基循環通路影響生物膜的形成。通過密度信號分子AI-2的合成和攝取影響生物膜的形成；通過甲基循環主要影響細菌胞外多糖的形成從而影響生物膜的形成。變異鏈球菌記憶體novelgene21、22、25、27、30等sRNA參與luxS的調控。luxS主要影響PTS系統，並可能通過PTS系統感受外界環境AI-2信號以及影響果糖、甘露糖、丙酮酸代謝、糖酵解和糖合成。本項目從代謝網路機制上探討了luxS 基因在信號調控與代謝調控中的作用，進一步闡明了密度感應信號系統對生物膜致病的作用機制，從理論上豐富了密度感應生態防治的研究，為將來通過干擾口腔生物膜信息傳遞防齲提供潛了在的作用靶點，為齲病的預防奠定理論基礎。
