金黃色葡萄球菌中AI-2群體感應(yīng)系統(tǒng)的調(diào)控.pdf

1、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文金黃色葡萄球菌中AI2群體感應(yīng)系統(tǒng)的調(diào)控姓名：趙麗萍申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：生物化學(xué)與分子生物學(xué)指導(dǎo)教師：孫寶林20100427摘要II色葡萄球菌之所以有很強(qiáng)的致病性，主要?dú)w結(jié)于其能產(chǎn)生大量的毒性因子。這些毒性因子包括在金黃色葡萄球菌在生長(zhǎng)的延滯期和對(duì)數(shù)前期表達(dá)的細(xì)胞表面毒力因子，如表面蛋白、超抗原、一些抗吞噬因子等，這些毒素因子能促進(jìn)細(xì)菌在宿主表面的粘附。在對(duì)數(shù)后期和穩(wěn)定期生長(zhǎng)階段，金黃色葡萄球菌表達(dá)的毒性

2、因子主要是一些分泌到胞外的酶和外毒素等，能夠促進(jìn)對(duì)宿主的入侵和感染。這些毒性因子的產(chǎn)生與生長(zhǎng)周期相關(guān)，大多都受金黃色葡萄球菌中已知的群體感應(yīng)系統(tǒng)Agr系統(tǒng)的調(diào)控，同時(shí)也受一些重要的調(diào)控子的調(diào)控。金黃色葡萄球菌中也存在LuxS，而且具有合成AI2的活性，因此我們感興趣的是它是否能作為信號(hào)分子參與基因的調(diào)控。本課題通過(guò)基因芯片和實(shí)時(shí)熒光定量PCR等技術(shù)分析比較了金黃色葡萄球菌標(biāo)準(zhǔn)菌株NCTC8325的野生型、luxS基因敲除菌株以及在敲除菌

3、株中添加外源AI2時(shí)，這些菌株基因表達(dá)轉(zhuǎn)錄普的差異。結(jié)果顯示在luxS基因敲除菌株中莢膜多糖（CapsularPolysacideCP）基因cap和二元信號(hào)系統(tǒng)kdpDE的轉(zhuǎn)錄水平都發(fā)生了變化，并且改變的水平能被AI2回補(bǔ)。CP是金黃色葡萄球菌所產(chǎn)生的毒性因子之一，屬于細(xì)胞表面成分，在侵染過(guò)程中能夠起到抗吞噬的作用使細(xì)菌免受宿主免疫細(xì)胞殺傷。有趣的是被報(bào)道的能調(diào)控cap操縱子的調(diào)控子如yabJspoVGarlRSagrsbcDCccpA

4、mgrsae以及sarA等的轉(zhuǎn)錄水平在luxS敲除菌株中都沒(méi)有變化。因此我們推測(cè)，金黃色葡萄球菌中AI2群體感應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)該是通過(guò)一個(gè)未知的途徑調(diào)控CP的轉(zhuǎn)錄。KdpDE由感應(yīng)蛋白KdpD和效應(yīng)蛋白KdpE組成一個(gè)二元信號(hào)系統(tǒng)最先在大腸桿菌中被闡述與環(huán)境中K缺少或高滲透壓有關(guān)。在致病菌結(jié)核分枝桿菌Mycobacteriumtuberculosis中kdpDE基因敲出后能導(dǎo)致其毒性增強(qiáng)，金黃色葡萄球菌中也存在KdpDE系統(tǒng)，雖然有報(bào)道它受環(huán)境

5、壓力的調(diào)控但是目前還沒(méi)有具體功能的研究報(bào)道。為了研究KdpDE和CP之間關(guān)系，我們構(gòu)建了通過(guò)kdpDE敲除菌株，發(fā)現(xiàn)在kdpDE敲除后CP的轉(zhuǎn)錄水平也下降了，DNA凝膠阻滯實(shí)驗(yàn)證明了KdpE可以結(jié)合到cap基因的啟動(dòng)子上直接調(diào)控其表達(dá)。kdpE基因敲除和互補(bǔ)以及KdpE磷酸化位點(diǎn)突變實(shí)驗(yàn)證明了KdpDE系統(tǒng)也是通過(guò)磷酸化傳遞途徑實(shí)現(xiàn)其對(duì)莢膜多糖表達(dá)的調(diào)控。生物膜實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞吞噬實(shí)驗(yàn)顯示AI2作為信號(hào)分子能調(diào)控生物膜的形成和細(xì)菌的抗吞噬能力