双重分子开关CsrA-RovM反向调控假结核耶尔森氏菌生物膜和运动性的机制研究

发布时间：2018-04-18 09:33

  本文选题：CsrA + RovM　； 参考：《西北农林科技大学》2017年博士论文

【摘要】：在自然条件下,细菌以浮游状态和生物膜状态两种生长形式存在。生物膜是病原微生物在生长过程中,为适应恶劣生存环境而聚集附着于惰性或活性材料表面所形成的细菌群。生物膜的形成使病原菌对抗生素的耐受性以及对宿主免疫防御的抵抗力大幅度提高,从而导致严重的临床耐药问题,因此深入揭示细菌生物膜的形成机制尤其是浮游/生物膜状态转换的调控机制是控制生物膜细菌的重要前提之一。目前已发现细菌胞内信使分子c-di-GMP、群体感应系统、全局性转录因子CsgD和小的非编码McaS等能够调控细菌由浮游状态到生物膜状态的转变。本研究以假结核耶尔森氏菌为研究对象,通过相关分子生物学手段,探索其浮游状态/生物膜状态之间转换的分子机制。论文主要包括以下三个方面的内容:1.通过对flhDC和hmsHFRS基因的qRT-PCR检测与启动子活性分析证实了RovM对flhDC和hmsHFRS基因的调控作用。同时利用EMSA和Footprinting实验确定了RovM在flhDC和hmsHFRS启动子上的结合位点。作为独特的调控细菌运动性/生物膜之间转换的分子开关,RovM对细菌胞外多糖β-GlcNAc的累积与鞭毛合成的调控取决于它在hmsHFRS启动子和flhDC启动子上结合位点位置,通过正调控flhDC与负调控hmsHFRS促使细菌由生物膜状态转入浮游生活状态。同时,RovM通过对细菌生物膜和侵袭素调控因子RovA的调控影响细菌致病性,对细菌致病性调节起着至关重要的作用。2.本研究通过对转录后调控因子CsrA在假结核耶尔森氏菌运动性和生物膜形成上的研究,证实了CsrA一方面可以通过激活RovM在转录水平上影响细菌运动性/生物膜的转换,另一方面能直接作用于flhDC和hmsHFRSmRNA反向调控细菌的生活状态。进而提出了一个CsrA-RovM双重分子开关,协同作用在转录水平和转录后水平反向调控假结核耶尔森氏菌浮游状态/生物膜状态之间的转换,这种调控方式高效且严谨,为细菌迅速适应环境条件的变化提供了保障。且该双分子开关的调控方式与已发现的分子开关相反,主要调控细菌由生物膜状态到浮游状态的转换。3.大多数细菌在饥饿条件下形成高度活跃“觅食”状态的细胞,但其潜在的调控机制仍然未知。本研究揭示了运动性和生物膜形成的调控对假结核耶尔森氏菌“觅食”状态细胞的形成至关重要,其中Crp-CsrA-RovM通路发挥了关键的调控作用。当环境中营养浓度受限制时,Crp通过cAMP水平的增高而被激活,cAMP/Crp复合物依次激活CsrA和RovM。RNA结合蛋白CsrA一方面通过稳定flhDCmRNA来增强细菌运动性,另一方面通过直接结合hmsHFRSmRNASD区抑制hmsH的翻译来抑制生物膜形成。同时,由CsrA激活的转录因子RovM通过直接激活flhDC转录促进细菌运动性,并直接抑制hmsHFRS操纵子的转录来抑制细菌生物膜形成。因此,CsrA-RovM作为双分子开关响应环境营养条件的变化,在转录水平和转录后水平协同调控细菌鞭毛的形成激活细菌运动性,同时控制胞外多糖β-GlcNAc合成抑制细菌生物膜的形成,协同调控假结核耶尔森氏菌“觅食”状态细胞的形成。并且细菌这种生活状态的改变由Crp和cAMP的水平来介导。本研究不仅揭示了CsrA调控机制的新层面,而且还提供了了解细菌形成“觅食”状态细胞潜在分子调控机制的新视角,这是细菌生活史上一个十分独特但又未知的一个重要阶段。
[Abstract]:In this study , we have found that the mechanism of formation mechanism of bacterial biofilm , especially floating / biofilm state transition , is one of the important prerequisites for controlling bacterial motility / biofilm formation .

【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R378

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本文编号：1767797