霍亂弧菌鋅吸收系統(tǒng)的調(diào)控及其對(duì)生理功能的影響.pdf

1、鋅離子作為細(xì)胞活動(dòng)必須的微量元素，幾乎存在于所有生命體中。細(xì)胞內(nèi)鋅元素的濃度需要被嚴(yán)格調(diào)控，因?yàn)殇\元素含量如果太少則不足以支持生長(zhǎng)，太多則有毒性。而為了維持胞內(nèi)鋅離子穩(wěn)態(tài)，細(xì)菌進(jìn)化出了幾套功能不盡相同的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)相應(yīng)離子的吸收?；魜y弧菌是一種會(huì)引起霍亂疾病的革蘭氏陰性菌。這種疾病至今仍然是許多發(fā)展中國(guó)家主要的公共衛(wèi)生問(wèn)題，其發(fā)病特征包括劇烈的水樣性腹瀉、脫水甚至死亡?；魜y孤菌在自然界中存在于水生環(huán)境中，而一旦被人體（宿主）攝入，就開(kāi)

2、始進(jìn)入一輪生命周期循環(huán)。宿主體內(nèi)的共生細(xì)菌也會(huì)限制可供入侵的細(xì)菌利用的鋅元素含量。因此，許多致病細(xì)菌必須有獲取鋅離子的能力才能進(jìn)一步進(jìn)行傳播并且致病。有很多致病菌都有一套高親合力鋅離子吸收系統(tǒng)——ZnuABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白系統(tǒng)—去進(jìn)行宿主體內(nèi)的定殖。但是，對(duì)于其中一種重要的致病菌——霍亂弧菌，如何在不同生態(tài)環(huán)境中調(diào)節(jié)胞內(nèi)鋅穩(wěn)態(tài)以及鋅離子攝入是否與其致病機(jī)制相關(guān)暫時(shí)還沒(méi)有系統(tǒng)的研究。
　　本研究主要關(guān)注在霍亂疾病的病原體—霍亂弧菌中的鋅離

3、子轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。生物信息學(xué)的分析預(yù)測(cè)了霍亂弧菌有兩個(gè)基因簇，分別是VC2081到VC2083（被注釋為鋅離子利用基因znuABC）以及VC2551到VC2555(被注釋為鋅離子調(diào)控的基因zrgA BCDE)。這兩個(gè)基因簇在霍亂弧菌中都是由鋅離子吸收調(diào)控蛋白Zur調(diào)控表達(dá)的。我們利用啟動(dòng)子報(bào)告基因以及生物化學(xué)方法檢測(cè)，確認(rèn)了轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白Zur會(huì)抑制基因znuABC以及zrgABCDE的表達(dá)，在二價(jià)鋅離子的作用下阻止其轉(zhuǎn)錄。在鋅離子較為稀缺的環(huán)

4、境條件下，缺少了基因znuABC或者zrgABCDE會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌的生長(zhǎng)受到抑制。相比較而言，znuABC缺失株比zrgABCDE缺失株受到的生長(zhǎng)抑制更為嚴(yán)重，這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明了ZnuABC以及ZrgABCDE都與霍亂弧茵的鋅離子吸收這一功能相關(guān)，但ZnuABC在其中發(fā)揮的作用更大一些。
　　除了對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)方面有影響外，我們還發(fā)現(xiàn)ZnuABC以及ZrgABCDE對(duì)于霍亂弧菌在成年鼠以及乳鼠腸道模型里的定殖有重要作用，尤其當(dāng)有其他微生物

5、菌群存在于腸道環(huán)境中時(shí)。許多細(xì)菌都需要鋅離子吸收系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖以及毒力基因的表達(dá)。本文研究結(jié)果表明腸道微生物菌群的存在會(huì)降低腸道環(huán)境中的游離鋅離子含量。對(duì)于霍亂弧菌這種腸道致病菌而言，沒(méi)有了高親合力鋅離子吸收系統(tǒng)對(duì)于其在宿主體內(nèi)定殖也有一定影響。本文首次描述了霍亂弧菌在宿主腸道內(nèi)與微生物菌群對(duì)鋅元素的競(jìng)爭(zhēng)性攝取。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)于我們研究病原微生物以及腸道菌群與宿主新陳代謝的互作關(guān)系方面有一定的意義。
　　總體而言，我們的研究結(jié)