ClpP蛋白酶在表皮葡萄球菌生物膜形成中的作用.pdf

1、表皮葡萄球菌是重要的醫(yī)院內感染病原菌,它引起的感染主要是在一些植入人體的醫(yī)療器械表面形成生物膜,并造成持續(xù)性感染。以往報道ClpP蛋白酶在細菌耐受應激環(huán)境、致病和形成生物膜等方面發(fā)揮作用,為了研究ClpP蛋白酶在表皮葡萄球菌中的功能,我們構建了一株表皮葡萄球菌clpP突變菌株。與野生菌株相比,clpP突變菌株生物膜形成能力顯著下降。我們將表皮葡萄球菌clpP基因克隆到質粒上,然后轉化入clpP突變菌株,得到的基因互補菌株生物膜形成能力回

2、復到野生菌株的水平。我們將表皮葡萄球菌clpP基因點突變,使它編碼的蛋白失去肽酶的功能,然后將突變的clpP基因同樣克隆到質粒上并轉化入clpP突變菌株,得到的菌株生物膜形成能力不能回復。這些結果表明表皮葡萄球菌生物膜形成需要ClpP蛋白酶的功能。與野生菌株相比,clpP突變菌株對高分子材料的粘附能力顯著下降,并且細胞間粘附因子PIA的合成量減少,這兩個表型變化可能是突變菌株生物膜形成能力下降的原因。通過比較表皮葡萄球菌agr突變菌株與

3、野生菌株的clpP基因轉錄水平,我們發(fā)現(xiàn)ClpP受agr細菌數(shù)量感應系統(tǒng)負調控。以往發(fā)現(xiàn)agr細菌數(shù)量感應系統(tǒng)對表皮葡萄球菌粘附高分子材料的能力具有負調控作用,我們的研究結果提示agr系統(tǒng)有可能通過調控ClpP而調控表皮葡萄球菌對高分子材料的粘附。與野生菌株相比,clpP突變菌株生長減慢,并且對氧化應激的耐受能力下降,這些研究結果表明表皮葡萄球菌正常生長和耐受氧化應激均需要ClpP蛋白酶的功能。我們用大鼠中央靜脈插管感染模型比較clpP

4、突變菌株與野生菌株引起插管相關感染的致病能力,結果顯示clpP突變菌株較不容易引起插管相關感染,這表明ClpP蛋白酶的功能有助表皮葡萄球菌引起插管相關感染。(第一部分)
　　 已知細菌Spx蛋白是一種功能多樣的基因轉錄調控蛋白,在一般生理條件下受到ClpP蛋白酶的降解而維持相對較低的蛋白質水平。在金黃色葡萄球菌中,Spx蛋白對生物膜形成有負調控作用。我們推測在表皮葡萄球菌中Spx蛋白同樣對生物膜形成有調控作用,ClpP蛋白酶可能

5、通過降解Spx蛋白而影響表皮葡萄球菌生物膜形成。為了研究表皮葡萄球菌中Spx蛋白是否受ClpP蛋白酶降解,我們比較表皮葡萄球菌clpP突變菌株與野生菌株Spx蛋白的水平,結果發(fā)現(xiàn)Spx蛋白在clpP突變菌株中顯著增加,這驗證了表皮葡萄球菌Spx蛋白是ClpP蛋白酶的降解底物。為了研究Spx蛋白水平提高是否影響表皮葡萄球菌生物膜形成,我們通過構建和轉化表達質粒,在表皮葡萄球菌中過量表達Spx蛋白,然后檢測生物膜形成能力是否發(fā)生變化。與對照

6、菌株相比,Spx過量表達的菌株生物膜形成能力顯著下降,這表明Spx蛋白負調控表皮葡萄球菌生物膜形成。深入研究發(fā)現(xiàn),Spx過量表達的菌株對高分子材料的粘附能力顯著下降、PIA合成相關基因ica操縱子轉錄水平降低、PIA的合成量減少,這些可能是Spx過量表達的菌株生物膜形成能力下降的原因。由于相比表皮葡萄球菌野生菌株,clpP突變菌株中Spx蛋白顯著增加,并且我們發(fā)現(xiàn)在表皮葡萄球菌野生菌株中過量表達Spx會抑制生物膜形成,因此論文第一部分中