tRNA修飾酶GidA調(diào)控豬鏈球菌的生長和致病性的機(jī)制研究.pdf

1、豬鏈球菌是一種人獸共患傳染病的病原菌，不僅對養(yǎng)豬業(yè)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，而且威脅人類健康。根據(jù)莢膜多糖的抗原性，豬鏈球菌被分為33種血清型，其中豬鏈球菌2型(SS2)被認(rèn)為是毒力最強(qiáng)的優(yōu)勢菌株。1998年和2005年，在中國爆發(fā)了兩次由SS2感染引起的疫情，總共導(dǎo)致52人死亡。因此，探究SS2的致病機(jī)理進(jìn)而研發(fā)有效的防控手段是當(dāng)務(wù)之急。豬鏈球菌在感染宿主時，會遭受各種環(huán)境壓力，為適應(yīng)環(huán)境的改變，菌體的特異性基因表達(dá)也會發(fā)生相應(yīng)改變，這些調(diào)

2、控機(jī)制的研究對了解豬鏈球菌的致病機(jī)理具有重要意義。GidA是一種tRNA轉(zhuǎn)錄后修飾酶，與MnmE共同參與將羧基甲基氨甲基基團(tuán)添加到tRNA第34位搖擺堿基尿嘧啶上。tRNA修飾酶對于蛋白質(zhì)翻譯的準(zhǔn)確性以及高效性都至關(guān)重要。在大腸桿菌中，GidA參與調(diào)控細(xì)胞分裂;在變異鏈球菌中，GidA參與對環(huán)境壓力的適應(yīng)性調(diào)節(jié);在嗜水氣單胞菌中，GidA參與調(diào)控毒力蛋白的表達(dá);在沙門氏菌中，GidA不僅參與調(diào)控細(xì)胞分裂還影響毒力蛋白的表達(dá);而在丁香假單

3、胞菌中，GidA是一個全局性的調(diào)控因子，調(diào)控丁香霉素等抗生素的產(chǎn)量、群游現(xiàn)象和毒力等。
　　本研究對SS2的GidA的結(jié)構(gòu)以及在SS2致病性中的作用進(jìn)行了研究，并采用iTRAQ標(biāo)記的定量蛋白組學(xué)方法鑒定了SS2中被GidA調(diào)控的蛋白質(zhì)，揭示了GidA發(fā)揮各生物學(xué)功能的分子機(jī)制。取得的主要研究結(jié)果如下:
　　本研究構(gòu)建了gidA基因缺失突變菌株Δgidt，對其表型進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，gidA基因缺失后，SS2細(xì)胞的生長速度減

4、慢，菌體的莢膜厚度增加，對小鼠的致病性顯著降低。其致病性降低主要表現(xiàn)為溶血能力減弱、抗小鼠巨噬細(xì)胞吞噬能力減弱、對HEp-2上皮細(xì)胞黏附與侵入能力減弱、對小鼠的致死性減弱以及在宿主體內(nèi)生存能力減弱。
　　為進(jìn)一步解釋上述表型產(chǎn)生的分子機(jī)制，運用iTRAQ標(biāo)記的定量蛋白組學(xué)方法比較了ΔgidA及其親本菌株的蛋白質(zhì)表達(dá)譜，共鑒定出372個差異表達(dá)蛋白，其中182個蛋白表達(dá)上調(diào)，190個蛋白表達(dá)下調(diào)。上述差異表達(dá)蛋白占全菌蛋白數(shù)量的17

5、.02％，并且這些差異蛋白分布廣泛，涉及染色體復(fù)制、重組、修復(fù)、細(xì)胞分裂、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、氨基酸代謝、堿基代謝等、細(xì)菌形態(tài)、病原性等。與DNA復(fù)制、重組和修復(fù)相關(guān)的蛋白質(zhì)RnmV、GyrA、GyrB、PcrA、XerS、XerD、RecN、RmuC、RnhB，、RNase H、RNase H、RNase E和Tag全都下調(diào)表達(dá);與細(xì)胞分裂相關(guān)的蛋白質(zhì)DivIVA、FtsQ、FtsX、FtsI、GpsB、StpK、PhpP、Cps2C和MurD

6、，除GpsB（負(fù)調(diào)控因子）和FtsX上調(diào)表達(dá)外，其它均下調(diào)表達(dá)。與莢膜合成相關(guān)的蛋白質(zhì)Cps2F、Cps2P、Cps2Q、Cps2R和Cps2S上調(diào)表達(dá)，Cps2C（負(fù)調(diào)控因子）下調(diào)表達(dá)。與毒力相關(guān)的蛋白質(zhì)Sly、 Enolase、GAPDH、ADS(ArcABC)、DltA、GlnA、GtfA、IMPDH、PurA和SadP全都下調(diào)表達(dá)。蛋白組學(xué)結(jié)果充分解釋了突變菌株表型產(chǎn)生的分子機(jī)制。需要指出的是，本研究雖沒有獲得gidA基因缺失后