豬鏈球菌鐵吸收與調控分子遺傳分析

《豬鏈球菌鐵吸收與調控分子遺傳分析》是依託西南交通大學，由李學如擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：豬鏈球菌鐵吸收與調控分子遺傳分析
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李學如
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

鐵為生命活動所必需，病原菌與宿主之間對鐵元素的爭奪被認為是感染髮生與發展的核心。豬鏈球菌獲鐵機理目前還不清楚。生物信息分析和我們近期研究結果表明，該菌存在4個與鐵吸收相關操縱子。RT-PCR檢測顯示，菌株在鐵限量和過量培養條件下，鐵吸收相關關鍵基因表達存在差異，部分差異與金屬依賴調節蛋白mtsR基因缺失相同。小鼠感染模型證實，mtsR缺失株毒力下降。結合化膿性鏈球菌MtsR調控鐵的吸收和毒力基因表達，與鏈球菌重症感染有關，我們推斷豬鏈球菌MtsR也具有類似功能。為此，本課題擬在前期研究基礎上，採用基因敲除、基因表達分析、實時定量RT-PCR、雙向凝膠電泳、質譜分析、凝膠電泳遷移率改變分析和染色質免疫沉澱等技術與方法，調查豬鏈球菌鐵吸收途徑，分析MtsR對細菌鐵的吸收與毒力因子表達調控分子機理。研究結果不僅有助加深對豬鏈球菌致病和毒力調控機制了解，還有望發現新的藥物篩選靶點和疫苗候選分子。

結題摘要

鐵為生命活動所必需，病原菌與宿主之間對鐵元素的爭奪被認為是感染性疾病發生與發展的核心。正常情況下，宿主體記憶體在的高鐵結合常數和低飽和度（30～40％）的鐵結合蛋白，使體內環境中可利用鐵的幾乎為零，確保了機體自身免疫系統應對病原菌的反覆攻擊。病原菌為了從宿主體內獲得自身可利用的鐵，進化形成各種非常有效的鐵吸收轉運系統，從機體中奪取鐵，以滿足生長繁殖和感染的需要，通過調控蛋白精確調節鐵的吸收，使體內鐵離子濃度始終保持平衡。豬鏈球菌2型（Streptococcus suis type2, SS2）中國分離菌株如何獲得金屬元素鐵及其調控機理目前還不十分清楚。生物信息分析顯示，SS2中國分離株05ZYH33基因組存在編碼4個與鐵吸收相關的操縱子基因以及金屬吸收調節基因fur和金屬依賴轉錄調節基因mtsR。本項目用專一性鐵螯合劑Dipyridyl螯合培養基中的鐵，研究鐵元素對SS2臨床分離株生長繁殖的影響，確定鐵元素為SS2中國分離菌株生長繁殖所必需。用溫度敏感載體系統，通過基因敲除方法構建豬鏈球菌mtsR基因缺失突變株，採用定量RT-PCR方法，檢測mtsR缺失突變株金屬元素吸收操縱子的金屬綁定基因和目前報導的豬鏈球菌8個主要毒力因子表達，結果顯示mtsR缺失上調Mts操縱子金屬綁定蛋白mtsA基因和毒力因子mrp、gdh、hly基因的表達，而對Feo操縱子的feoA基因和毒力因子epf，cps，sly和orf2基因表達來說，mtsR缺失株基因表達下調；小鼠感染模型證實，mtsR基因缺失突變株毒力下降，進一步證實MtsR與SS2毒力相關。通過極性突變方法，構建mtsA基因缺失極性突變株，確定Mts操縱子由mtsA，mtsB，mtsC和mtsD 結構基因組成。mtsA基因缺失影響菌株對金屬元素鐵的吸收；用pET32質粒構建MtsA表達載體，分離純化後的重組蛋白MtsA，能與宿主血紅蛋白結合，首次發現SS2中國分離菌株Mts操縱子參與無機鐵元素和宿主血紅蛋白鐵的吸收。本課題研究結果確認了鐵元素為SS2菌株生長繁殖所必需；證實豬鏈球菌MtsR蛋白調控鐵的吸收和毒力基因表達，MtsR蛋白與菌株的致病性相關。確定豬鏈球菌Mts操縱子具有無機鐵和宿主血紅蛋白鐵吸收轉運功能，研究結果為進一步研究豬鏈球菌鐵吸收與毒力因子表達調控分子機理奠定了堅實的基礎。