柠檬酸循环调节金黄色葡萄球菌金黄色素的产生

发布时间：2019-08-02 20:04

【摘要】：金黄色葡萄球菌是引起院内感染和社区感染的重要人类病原菌。典型的金黄色葡萄球菌为球型，显微镜下可见排列成葡萄串状，因此被称为葡萄球菌。同时，由于它能产生一种金黄色的类胡萝卜素而获得了金黄色葡萄球菌的名称。这种金黄色的类胡萝卜素的色素（Staphyloxanthin）增强了细菌对氧化胁迫和对宿主嗜中性粒细胞吞噬的抵抗能力，可以帮助细菌逃避宿主的免疫系统，与细菌的毒力有着密切的联系。在我们实验室先前的研究工作中，我们发现转座子插入到柠檬酸合成酶citZ基因中导致金黄色葡萄球菌产生金黄色色素的能力显著增强（在不含葡萄糖的TSB培养基中），暗示着金黄色葡萄球菌的柠檬酸循环对金黄色色素的产生具有重要的调节功能。在我的研究工作中，，主要研究内容及结果如下： 1、通过分子克隆、功能互补证实了citZ基因的突变影响了金黄色色素的产生。在调节方式上，发现在不含葡萄糖的TSB的培养基中，citZ基因负调节金葡菌金黄色色素的产生；而在含葡糖糖的TSB培养基中，citZ基因正调节金葡菌金黄色色素的产生。 2、通过分子克隆、功能互补进一步证实了柠檬酸循环途径中另一个关键基因，citG基因，也调节了金黄色葡萄球菌金黄色色素的产生并与citZ基因有类似的调节方式。 3、通过检测金黄色葡萄球菌中乙酰辅酶A的含量，发现在不含葡萄糖的TSB的培养基中，citZ基因的突变导致了乙酰辅酶A积累。而在含葡萄糖的培养条件下，citZ基因的突变并没有引起乙酰辅酶A的积累；相反，与野生型菌株相比，citZ基因突变体中乙酰辅酶A的含量显著减少5倍左右。 4、利用分子克隆、功能互补证实了甲羟戊酸途径中ispA基因是金黄色葡萄球菌产生金黄色色素所必须的。 5、利用HPLC分析甲羟戊酸途径中的代谢产物。发现在不含葡萄糖的TSB的培养基中，citZ基因的突变导致有关甲羟戊酸途径中的代谢产物的累积。 6、利用基因表达谱分析，发现citZ基因的突变影响了209个基因的表达。其中41个相关的基因上调；168个相关的基因下调。在上调的基因中有10个基因是与转运相关的，13个基因与代谢相关，7个基因与胁迫相关，4个基因与调节功能相关，假设蛋白的有9个基因涉及其他的功能有5个基因；在下调的基因中有35个基因是与转运相关的，14个基因与毒素表达相关，18个基因与脂肪酸代谢相关，16个基因与碳水化合物代谢相关，5个基因与甘油代谢相关，5个基因与三羧酸循环相关，2个基因与尿素代谢相关，3个硝酸盐代谢相关，7个基因与调节功能相关，假设蛋白的有9个基因涉及其他的功能有3个基因。其中三羧酸循环涉及的5个基因可能与色素合成相关。 7、动物感染实验发现citZ基因的突变导致细菌的致病能力显著降低。这些结果初步表明柠檬酸循环可能通过调节乙酰辅酶A的流向进入甲羟戊酸途径，再进入色素合成途径，从而调节金黄色色素的产生；而且，柠檬酸循环与细菌的致病性密切相关。
【图文】：

图 1.金葡菌色素合成示意图金葡菌有σA、σB和σH三种 Sigma 因子。σA为管家 Sigma 因子，σB选择性 Sigma 因子。转录因子 sigma(B)（缩写为 sigB，或用σB表示）可调子（如 coa、sarA、fnbA、clfA、sspA、hla 和 seb 等基因编码的毒力蛋白）件（如 SarA、SarS 和 RNAⅢ）等多种基因的表达。此外，它还会影响抗氧色素合成、甲氧苯青霉素和糖肽类抗生素的耐药性、生物膜形成、内皮细胞一般常规的适应性应激和疾病进程。金葡菌 STX 的产生由 sigB 基因控制。敲除的菌株在不能合成色素，呈白色[7]，毒性降低，对过氧化氢和 UV 敏感血活性增强，易形成微菌落和生物膜。STX 的生物合成由 crtOPQMN 操纵子2），crtO 上游启动子依赖σB[8-9]。

柠檬酸循环调节金黄色葡萄球菌金黄色素的产生

图 1.金葡菌色素合成示意图金葡菌有σA、σB和σH三种 Sigma 因子。σA为管家 Sigma 因子，σB和选择性 Sigma 因子。转录因子 sigma(B)（缩写为 sigB，或用σB表示）可调控毒子（如 coa、sarA、fnbA、clfA、sspA、hla 和 seb 等基因编码的毒力蛋白）和调件（如 SarA、SarS 和 RNAⅢ）等多种基因的表达。此外，它还会影响抗氧化应色素合成、甲氧苯青霉素和糖肽类抗生素的耐药性、生物膜形成、内皮细胞内化一般常规的适应性应激和疾病进程。金葡菌 STX 的产生由 sigB 基因控制。sigB敲除的菌株在不能合成色素，呈白色[7]，毒性降低，对过氧化氢和 UV 敏感，血活性增强，易形成微菌落和生物膜。STX 的生物合成由 crtOPQMN 操纵子控制2），crtO 上游启动子依赖σB[8-9]。
【学位授予单位】：第二军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R373

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