铜绿假单胞菌毒素抗毒素系统HigB-HigA对生物被膜和Ⅲ型分泌系统调控机制的研究

发布时间：2020-10-20 21:32

　　 铜绿假单胞菌是一种重要的条件致病菌,烧伤患者和免疫力低下的病人容易受到感染。毒素-抗毒素系统(Toxin-antitoxin system,TA)通常由两个共表达的基因组成,一个编码毒素,一个编码抗毒素。前期研究表明,铜绿假单胞菌毒素-抗毒素系统HigB-HigA参与高耐药持留菌的形成,同时调控生物被膜(biofilm)形成以及Ⅲ型分泌系统(Type Ⅲ secretion system,T3SS)的表达。生物被膜是指铜绿假单胞菌培养过程,细菌粘附于接触物表面而形成的细菌聚集膜样物,往往与慢性感染紧密相关。Ⅲ型分泌系统是多种蛋白组成的针状复合物结构,当与宿主细胞结合或被激活诱导,可以通过针头结构将效应因子注入宿主细胞,引起细胞杀伤,在急性感染中起重要作用。c-di-GMP全称为环鸟苷二磷酸,是细菌内重要的一种二级调控信号,该信号分子促进生物被膜的形成,抑制T3SS基因的表达。细菌内c-di-GMP水平受到其合成酶与降解酶的双重调控。在本文中,我们探索了HigB-HigA调控下游基因的途径。通过基因水平的敲除、c-di-GMP化学含量的测定、mRNA表达水平的测定以及相关表型的测定等分子生物学及遗传学研究,我们发现毒素HigB降低细胞内c-di-GMP水平,从而抑制生物被膜的形成和提高T3SS基因的表达。通过分析已知铜绿假单胞菌内c-di-GMP合成与降解酶的表达水平,我们发现通过毒素HigB上调三个负责降解c-di-GMP的基因,分别是PA2133,PA2200和PA3825。分别或同时敲除这三个基因可以弱化毒素HigB引起的生物被膜的减少和T3SS基因的表达。综上所述,我们的研究表明HigB通过影响c-di-GMP水平调控铜绿假单胞菌的生物被膜形成以及T3SS基因的表达。
【学位单位】：南开大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R378
【部分图文】：

第一章 引言深入的了解。[1]这些致病因子的作用，我物的肺部感染模型中，合成、调控表达和也很低。同时这种现象，在多重表型的多，细胞与细胞之间的信号传导机制中，群stem,QS)对于铜绿假单胞菌控制毒力因子分的突变株在体内实验中也表现出了低毒性同的结论，便是毒力因子是铜绿假单胞菌也势必是将来继续共同努力的研究方向和课一个典型的分泌者，如图 1.1 所示，巨大的基从而发挥作用。当然，蛋白酶在其中也发株编码的 5568 个开放阅读框中，模式菌株 P中被列为蛋白酶。

图 1.2 毒素-抗毒素系统示意图[12].2.2.1 I 型毒素-抗毒素系统所有 I 型 TA 系统的毒素由接近于 60 个氨基酸的水解蛋白构成，它的表控于与毒素基因表达相反的反义 RNA 的调控[13]。I 型 TA 系统可以由重叠的敛的基因对转录，或者由分散的、分开的基因对转录[14]。有研究发现，有A 系统，抗毒素由一个顺反子编码的反义 RNA 编码(e.g. hok-sok,bsrG-SR4)。 TA 系统，抗毒素由一个反式作用的 sRNA 编码(e.g. tisB-IstR1, shoB-ohsC)[15 型 TA 系统是最早在大肠杆菌 R1 质粒中发现，名字为 hok-sok (负责杀伤 h抑制杀伤的 sok)，同时，它也是现在研究最为充分、最佳的 I 型 TA 系统[1 后 ， 一 系 类 其 他 的 I 型 TA 系 统 也 在 大 肠 杆 菌 中 ，ldr-rdl, tisB-istR1, ibs-sib, shoB-ohsC and symER[17-19]。所有的 I 型 TA 系统一个相同的α螺旋结构，它被预测定位在内膜上，毒素在细菌细胞膜上打孔而抑制 ATP 合成[20]。进而，宿主细胞的复制、转录和翻译过程都被抑制，引起宿主细胞的死亡[21]。例如，TisB 可在脂双层上打孔，最终扰乱了细胞

图 1.3 铜绿假单胞菌生物被膜形成网络示意图[45]1.3.2 c-di-GMP 参与形成生物被膜1.3.2.1 c-di-GMP 简介c-di-GMP 是细菌内部一种重要的二级调控信号，全称为双二鸟苷酸环化酶铜绿假单胞菌中，有 40 多个基因与 c-di-GMP 的代谢有关[46]。由两分子 GTP 在鸟苷酸环化酶催化下合成，鸟苷酸环化酶是 c-di-GMP 的重要合成酶，通常认为它有一个固定的 GGDEF 序列，负责合成 c-di-GMP。磷酸二酯酶 PDE 可将c-di-GMP 降解成 pGpG 或 GMP，它包含 HD-GYP 或 EAL 区域，负责降解c-di-GMP[46]。研究表明，铜绿假单胞菌，c-di-GMP 促进两种胞外多糖 Psl, Pel 的合成和转录，也促进生物被膜黏附素 CdrA 的合成[47, 48]。CdrA 的表达量通常可作为c-di-GMP 含量的指征。黏附素 CdrA 负责在这个结构中特异性的与 Psl 连接，以此稳定生物被膜结构。周质蛋白酶 LapG，控制黏附素 CdrA 蛋白水解，从而降低 c-di-GMP 含量。同时，LapD 也是一种蛋白激酶，反过来控制 LapG 的活性
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本文编号：2849171