铜绿假单胞菌中吩嗪对外排泵MexGHI-OpmD调节机理的研究

发布时间：2019-09-04 12:38

【摘要】：铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa, PA)是一类革兰氏阴性机会致病菌,能够在人类身上引起急慢性感染,是肺纤维囊肿病人致死的主要原因。PA可以分泌多种胞外毒性因子,从而引起广泛的组织感染损伤,最终引起全身性的毒性因子散布以及感染。吩嗪是铜绿假单胞菌生长过程中分泌的一类次级代谢产物,它作为一种致病因子影响PA的致病能力,同时吩嗪还可以作为小分子信号物质对铜绿假单胞菌很多基因有明显的调节作用。本实验室以前的研究表明,吩嗪(绿脓菌素,pyocyanin)对外排泵基因mexGHI-opmD的表达具有强烈的激活作用,而mexGHI-opmD可以介导对四环素、替卡西林钠-克拉维酸钾以及奈替米星等抗生素的抗性。然而吩嗪对外排泵mexGHI-opmD表达调节的分子机理尚不清楚。本研究以绿脓菌素(pyocyanin, PYO,一种吩嗪化合物)对mexGHI-opmD的表达调节为对象,旨在了解其调节途径及调节机理。研究利用转座子pBT20对野生型PAO1(CTX-mexG)进行随机饱和转座突变,在PYO条件下,共筛选到17株调节外排泵mexGHI-opmD表达的突变体,通过随机PCR及序列比对后,最终确定了突变体中转座子的插入位置,从而确定了调节基因。我们对所筛选出的部分转座突变体进行了一系列的表型测定实验,比如细菌运动性,抗生素敏感性、刚果红实验等；在对实验表型进行分析后,我们选取37号转座突变体进行了深入的研究,该转座突变体被破坏的基因为PA2621,从PA的基因组数据库中的信息可知,基因PA2621和PA2620属于同一个操纵子。基因互补实验表明,在有无PYO的条件下,基因PA2621和PA2620对mexGHI-opmD均有一定的正调节作用。为了确定这两个基因的功能我们对敲除突变体PAO1(Δ2621)和PAO1(Δ2620)进行了一系列的表型测定实验。测定了PAO1(Δ2621)和PAO1(Δ2620)的细菌运动性,刚果红表型、绿脓菌素产量、蛋白水解酶能力、对抗生素的抗性以及群体感应系统基因和三型分泌系统基因在突变体中的表达情况等。研究结果表明,相比野生型PAO1,PA2621和PA2620突变体的绿脓菌素产量增加；运动性、刚果红、蛋白水解酶能力没有明显变化；对羧苄青霉素等抗生素的抗性明显增强,而对利福平更加敏感。铜绿假单胞菌中,吩嗪的合成受群体感应系统的严格控制。同时,有研究表明吩嗪化合物PYO是群体感应系统的终信号分子。本研究的实验结果显示,群体感应系统基因和三型分泌系统基因在PA2621突变体中表达明显降低。但是pqsS、lasR、rhlR、exoS和exoY基因在PA2620突变体中的表达提高,pqsH、pqsR、rhlI和exoT基因在PA2620突变体中的表达降低。上述研究结果表明,基因PA2621和PA2620与铜绿假单胞菌的耐药性、群体感应系统、三型分泌系统密切相关。基因PA2621和PA2620在吩嗪调节mexGHI-opmD的途径中起介导作用,这为进一步确定吩嗪激活外排泵mexGHI-opmD表达的内在机理提供了线索。
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R378

【参考文献】