Fis蛋白在沙門(mén)氏菌中的全局調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及其對(duì)致病島的調(diào)控機(jī)制研究.pdf

1、沙門(mén)氏菌是一類革蘭氏陰性致病菌，可以導(dǎo)致小鼠，小牛，雞和豬的系統(tǒng)性疾病，而且也可以潛伏在家禽和成年牛的體內(nèi)，在人體內(nèi)，會(huì)導(dǎo)致腸胃炎，包括發(fā)燒，腹瀉和腹痛。沙門(mén)氏菌的致病性主要由鞭毛，菌毛和沙門(mén)氏菌致病島基因決定。沙門(mén)氏菌Typhimurium LT2的致病島主要包括五個(gè)致病島，其中沙門(mén)氏菌感染宿主的侵染能力主要是由SPI-1來(lái)介導(dǎo)的。SPI-1編碼一個(gè)三型分泌系統(tǒng)，可以形成一個(gè)將細(xì)菌效應(yīng)蛋白注射入宿主細(xì)胞質(zhì)的針狀復(fù)合體結(jié)構(gòu)。SPI-1分

2、泌效應(yīng)蛋白可以導(dǎo)致宿主細(xì)胞內(nèi)的許多生理學(xué)改變，包括肌動(dòng)蛋白重排導(dǎo)致的吞噬細(xì)菌。沙門(mén)氏菌Typhimurium LT2的SPI-2是沙門(mén)氏菌在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制和系統(tǒng)性感染小鼠必須的。SPI-2編碼的三型分泌系統(tǒng)運(yùn)送的效應(yīng)蛋白，通過(guò)改變細(xì)胞成分，包括細(xì)胞支架結(jié)構(gòu)，信號(hào)傳導(dǎo)途徑，囊泡運(yùn)輸，來(lái)促進(jìn)沙門(mén)氏菌在宿主細(xì)胞的生存和復(fù)制。
　　在細(xì)菌中，核酸結(jié)合蛋白Fis是一個(gè)全局調(diào)控因子，可以參與到基因組結(jié)構(gòu)與基因調(diào)控等過(guò)程。Fis蛋白是同源二聚體

3、結(jié)構(gòu)，在對(duì)數(shù)期大量表達(dá)，在對(duì)數(shù)早期，F(xiàn)is在細(xì)胞內(nèi)拷貝數(shù)高達(dá)50000，然后逐漸減少。之前的研究認(rèn)為，F(xiàn)is抑制轉(zhuǎn)錄的起始，主要是通過(guò)結(jié)合在目標(biāo)啟動(dòng)子上，從而占據(jù)RNA聚合酶在目標(biāo)啟動(dòng)子上的結(jié)合位置;或者是通過(guò)異構(gòu)化RNA聚合酶調(diào)控的轉(zhuǎn)錄復(fù)合體影響轉(zhuǎn)錄。Fis也是一種傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)錄激活因子，它與RNA聚合酶發(fā)生物理接觸來(lái)激活基因表達(dá);另一個(gè)激活機(jī)制是通過(guò)Fis在負(fù)超螺旋區(qū)域的結(jié)合維持DNA扭曲，使該處轉(zhuǎn)錄可以持續(xù)進(jìn)行。
　　有研究通過(guò)

4、使用微陣列芯片技術(shù)研究Fis在沙門(mén)氏菌中的調(diào)控基因，報(bào)道稱Fis蛋白可以調(diào)控沙門(mén)氏菌SL1344中幾百個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，包括致病島基因。但是受限于微陣列芯片技術(shù)的通量，F(xiàn)is在沙門(mén)氏菌中的調(diào)控基因報(bào)道的并不完全。為了全面細(xì)致的研究Fis蛋白在沙門(mén)氏菌中的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和調(diào)控機(jī)制，尤其是對(duì)沙門(mén)氏菌致病島基因的調(diào)控，采用了高通量的測(cè)序技術(shù)來(lái)進(jìn)行研究。本研究采用了二代測(cè)序技術(shù)-Solexa測(cè)序來(lái)研究Fis蛋白在對(duì)數(shù)中期和對(duì)數(shù)早期在沙門(mén)氏菌中的調(diào)控基

5、因，并且通過(guò)免疫共沉淀分離Fis的DNA結(jié)合位點(diǎn)并測(cè)序，得到Fis在沙門(mén)氏菌全基因組范圍內(nèi)的結(jié)合位點(diǎn)。
　　在對(duì)數(shù)中期，F(xiàn)is蛋白在沙門(mén)氏菌Typhimurium LT2中上調(diào)989個(gè)基因，下調(diào)657個(gè)基因。在同一時(shí)期，F(xiàn)is蛋白的結(jié)合位點(diǎn)有895個(gè)，分布在943個(gè)基因上。綜合分析Fis結(jié)合位點(diǎn)與調(diào)控基因，發(fā)現(xiàn)Fis調(diào)節(jié)并結(jié)合的基因共有317個(gè)，其中207個(gè)基因是Fis激活基因，110個(gè)基因是Fis抑制基因，其他的1329個(gè)Fis

6、調(diào)控的基因不包含F(xiàn)is結(jié)合位點(diǎn)。推測(cè)這317個(gè)Fis調(diào)節(jié)并結(jié)合的基因是受Fis直接調(diào)控的，而1329個(gè)基因是通過(guò)Fis間接調(diào)控的。由于Fis可以調(diào)控大量的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明許多Fis調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄是受上游轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子來(lái)控制的。
　　通過(guò)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)更多的未見(jiàn)報(bào)道的致病島基因受Fis的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。其中少數(shù)致病島基因具有Fis結(jié)合位點(diǎn)。綜合分析Fis結(jié)合位點(diǎn)和調(diào)控基因，推測(cè)并實(shí)驗(yàn)證明了幾種可能的Fis調(diào)控致病島基因的機(jī)制

7、，包括:1）Fis直接結(jié)合來(lái)調(diào)控致病島基因;2）Fis通過(guò)調(diào)控并結(jié)合致病島調(diào)控基因來(lái)間接調(diào)控致病島基因;3）Fis通過(guò)結(jié)合在上游位點(diǎn)，來(lái)影響下游一系列基因的轉(zhuǎn)錄;4) Fis通過(guò)調(diào)節(jié)OmpR來(lái)影響致病島基因轉(zhuǎn)錄。
　　在對(duì)數(shù)早期研究Fis蛋白的調(diào)控基因發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)is抑制989個(gè)基因的表達(dá)，激活509個(gè)基因的表達(dá)，主要起抑制作用，這與對(duì)數(shù)中期的Fis激活作用相反。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，在對(duì)數(shù)早期和對(duì)數(shù)中期，受到Fis相同調(diào)控趨勢(shì)的有278個(gè)基