銅綠假單胞菌生物被膜中PF4噬菌體生命周期的調控

《銅綠假單胞菌生物被膜中PF4噬菌體生命周期的調控》是依託武漢大學，由鄒進晶擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：銅綠假單胞菌生物被膜中PF4噬菌體生命周期的調控
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：鄒進晶
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

破壞生物被膜可增強銅綠假單胞菌（pseudomonas aeruginosa PA）對抗生素的敏感性。晚期PA生物被膜中Pf4噬菌體具有溶解包含有該噬菌體PA細胞的超感染能力，參與了生物被膜的破壞過程。這一現象的分子機制尚未闡明。分析PA菌株PAO1中Pf4噬菌體基因組發現了一個與編碼噬菌體P2抑制物C蛋白的基因序列有42%同源性的開放讀碼框，提示Pf4噬菌體可能採用與P2相似機制啟動溶菌周期。我們提出假設： Pf4噬菌體使用抑制物樣原件控制參與溶解循環的基因表達，隨著生物被膜的成熟，Pf4噬菌體突變為超感染噬菌體。本研究中我們從如下幾方面對該假設進行驗證：探尋Pf4噬菌體溶源期向溶解期轉化的控制基因；探尋Pf4噬菌體由普通相向超感染相轉化的控制基因；確定PA生物被膜中觸發Pf4噬菌體向超感染相轉變的生理因素。認識調控Pf4噬菌體生活周期的分子基礎將為治療生物被膜相關PA感染提供新思路

結題摘要

銅綠假單胞菌是多種結構性肺病患者合併感染的常見病原菌，其臨床治療藥物有限，且耐藥情況日益嚴重。生物被膜導致的抗菌藥物濃度局部下降在銅綠假單胞菌耐藥過程中發揮了重要作用。PF4是一種絲狀噬菌體，和普通噬菌體一樣以溶原狀態存在於銅綠假單胞菌PAO1，當PF4噬菌體感染包涵有PF4噬菌體細菌時，其不能產生溶菌效應，稱之為溶原免疫，但其機制一直未能完全明確，根據在其他噬菌體中的研究，提出假設可能溶原狀態噬菌體分泌阻遏蛋白與進入的噬菌體結合阻礙其基因複製，使其不能產生溶菌效應。我們通過構建PF4噬菌體敲除的WT PAO1菌株, 並將PF4噬菌體9個未知功能基因候選區基因分別過表達，然後通過提前1日齡生物被膜中噬菌體進行噬菌斑試驗，篩選出了可能編碼阻遏蛋白的基因區PAO1-719並進行測序。該結果驗證了前述假設，並為後續進一步研究阻遏蛋白的功能結構提供了依據和工具，也為耐藥銅綠假單胞菌治療提供了一個新的方向。與普通噬菌體不同，在生物被膜中的PF4噬菌體存在一種特殊現象，就是晚期生物被膜中的PF4噬菌體能夠突破溶原免疫，能在包含有溶原狀態PF4噬菌體的PAO1菌苔中產生噬菌作用。這提示晚期生物被膜PF4噬菌體與早期生物被膜PF4噬菌體相比可能存在阻遏蛋白結合位點基因突變，從而突破溶原免疫，產生噬菌作用，我們稱之為超感染噬菌體。本研究中我們通過提取不同生物被膜期的噬菌體，進行噬菌斑實驗驗證其功能，並進行二代測序，發現其突變位點，後續進一步可以針對突變位點，在WT PAO1中構建突變株。超感染PF4導致的細菌死亡可能是治療生物被膜中耐藥銅綠假單胞菌的一個可能方向。