雙重分子開關(guān)CsrA-RovM反向調(diào)控假結(jié)核耶爾森氏菌生物膜和運動性的機制研究.pdf

1、在自然條件下，細菌以浮游狀態(tài)和生物膜狀態(tài)兩種生長形式存在。生物膜是病原微生物在生長過程中，為適應惡劣生存環(huán)境而聚集附著于惰性或活性材料表面所形成的細菌群。生物膜的形成使病原菌對抗生素的耐受性以及對宿主免疫防御的抵抗力大幅度提高，從而導致嚴重的臨床耐藥問題，因此深入揭示細菌生物膜的形成機制尤其是浮游/生物膜狀態(tài)轉(zhuǎn)換的調(diào)控機制是控制生物膜細菌的重要前提之一。目前已發(fā)現(xiàn)細菌胞內(nèi)信使分子c-di-GMP、群體感應系統(tǒng)、全局性轉(zhuǎn)錄因子CsgD和小

2、的非編碼McaS等能夠調(diào)控細菌由浮游狀態(tài)到生物膜狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。本研究以假結(jié)核耶爾森氏菌為研究對象，通過相關(guān)分子生物學手段，探索其浮游狀態(tài)/生物膜狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的分子機制。論文主要包括以下三個方面的內(nèi)容:
　　1.通過對hDC和hmsHFRS基因的qRT-PCR檢測與啟動子活性分析證實了RovM對flhDC和hmsHFRS基因的調(diào)控作用。同時利用EMSA和Footprinting實驗確定了RovM在hDC和hmsHFRS啟動子上的結(jié)合位

3、點。作為獨特的調(diào)控細菌運動性/生物膜之間轉(zhuǎn)換的分子開關(guān)，RovM對細菌胞外多糖β-GlcNAc的累積與鞭毛合成的調(diào)控取決于它在hmsHFRS啟動子和flhDC啟動子上結(jié)合位點位置，通過正調(diào)控flhDC與負調(diào)控hmsHFRS促使細菌由生物膜狀態(tài)轉(zhuǎn)入浮游生活狀態(tài)。同時，RovM通過對細菌生物膜和侵襲素調(diào)控因子RovA的調(diào)控影響細菌致病性，對細菌致病性調(diào)節(jié)起著至關(guān)重要的作用。
　　2.本研究通過對轉(zhuǎn)錄后調(diào)控因子CsrA在假結(jié)核耶爾森氏菌

4、運動性和生物膜形成上的研究，證實了CsrA一方面可以通過激活RovM在轉(zhuǎn)錄水平上影響細菌運動性/生物膜的轉(zhuǎn)換，另一方面能直接作用于flhDC和hmsHFRS mRNA反向調(diào)控細菌的生活狀態(tài)。進而提出了一個CsrA-RovM雙重分子開關(guān)，協(xié)同作用在轉(zhuǎn)錄水平和轉(zhuǎn)錄后水平反向調(diào)控假結(jié)核耶爾森氏菌浮游狀態(tài)/生物膜狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，這種調(diào)控方式高效且嚴謹，為細菌迅速適應環(huán)境條件的變化提供了保障。且該雙分子開關(guān)的調(diào)控方式與已發(fā)現(xiàn)的分子開關(guān)相反，主要調(diào)

5、控細菌由生物膜狀態(tài)到浮游狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。
　　3.大多數(shù)細菌在饑餓條件下形成高度活躍“覓食”狀態(tài)的細胞，但其潛在的調(diào)控機制仍然未知。本研究揭示了運動性和生物膜形成的調(diào)控對假結(jié)核耶爾森氏菌“覓食”狀態(tài)細胞的形成至關(guān)重要，其中Crp-CsrA-RovM通路發(fā)揮了關(guān)鍵的調(diào)控作用。當環(huán)境中營養(yǎng)濃度受限制時，Crp通過cAMP水平的增高而被激活，cAMP/Crp復合物依次激活CsrA和RovM。RNA結(jié)合蛋白CsrA一方面通過穩(wěn)定flhDC m

6、RNA來增強細菌運動性，另一方面通過直接結(jié)合hmsHFRS mRNA SD區(qū)抑制hmsH的翻譯來抑制生物膜形成。同時，由CsrA激活的轉(zhuǎn)錄因子RovM通過直接激活flhDC轉(zhuǎn)錄促進細菌運動性，并直接抑制hmsHFRS操縱子的轉(zhuǎn)錄來抑制細菌生物膜形成。因此，CsrA-RovM作為雙分子開關(guān)響應環(huán)境營養(yǎng)條件的變化，在轉(zhuǎn)錄水平和轉(zhuǎn)錄后水平協(xié)同調(diào)控細菌鞭毛的形成激活細菌運動性，同時控制胞外多糖β-GlcNAc合成抑制細菌生物膜的形成，協(xié)同調(diào)控假