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结核病是全球重要的感染性疾病。结核分枝杆菌是引起结核病的重要病原菌,结核菌能够在巨噬细胞内形成持留状态,持留状态的结核菌不仅逃避机体免疫杀伤而且对抗结核药物耐受,成为治疗结核病的一大障碍。已有研究表明,转录因子能够调控细菌快速适应环境改变,维持细菌正常生存。IclR家族转录因子是广泛存在于革兰氏阴性菌和革兰氏阳性细菌中的一类转录因子,在调控碳源利用、药物外排泵、乙醛酸循环、细菌毒力、芳香族化合物的降解、群体感应和细菌孢子形成等方面发挥着重要的作用。
目前IclR家族在分枝杆菌中的功能尚不清楚。为研究IclR家族转录因子在分枝杆菌中的功能,本文以耻垢分枝杆菌为研究对象,利用Xer-cise操作系统成功构建了MSMEG2386基因的突变菌株。同时构建过表达菌株和回补菌株。通过RT-PCR及荧光定量PCR分析,EMSA(Electrophoreticmobilityshiftassay),Icl(IsocitrateLyase,异柠檬酸裂解酶)酶活测定等实验方法,主要研究了该基因对icl的调控功能,自调控功能,巨噬细胞内存活率研究和抗结核一线药物的最小抑菌浓度(Minimuminhibitoryconcentration,MIC)。结果如下:
成功构建MSMEG2386突变菌株。通过Xer-cise系统构建突变菌株,成功筛选得到一株突变菌株。通过PCR方法扩增片段和测序结果证明成功构建得到MSMEG_2386基因缺失了602bp的自身序列的突变菌株;成功构建回补菌株和表达菌株;对突变菌株Icl酶活测定结果表明突变菌株中的icl活性分别是野生型和回补菌株的3倍和5倍左右;通过RT-PCR方法和荧光定量PCR对耻垢分枝杆菌的两个icl基因icl1(MSMEG_0911)和icl2(MSMEG_3706)icl的转录水平分析发现,在突变菌株中两个icl的转录水平明显高于野生菌株和回补菌株。说明MSMEG_2386对icl是起负调控作用;同时对MSMEG_2386本身的转录水平分析发现具有自调控功能,是一个自阻遏调控因子;巨噬细胞内的存活率分析发现,感染6小时后突变菌株的胞内存活率为15%,而野生型和回补菌株的胞内存活率为40%和30%;进一步的体外压力应答检测结果显示,突变菌株在酸性环境和过氧化氢的压力环境下的存活率都没有显著差异,因此我们初步确定突变菌株在巨噬细胞内的存活率下降的可能原因并不是由于酸性环境和氧化压力所致;检测异烟肼,卷曲霉素,利福平和链霉素等抗结核药物的MIC发现,突变菌株对异烟肼的MIC降低为4μg/ml,而野生型菌株和回补菌株的MIC为8μg/ml。三株菌对其他的被检测抗生素的MIC无差异;利用M9培养基,以甘油、葡萄糖、柠檬酸钠和乙酸钠为唯一碳源测定了三株的利用情况,结果显示三株菌耻垢分枝杆菌不能利用乙酸钠为碳源,对甘油、葡萄糖、柠檬酸钠的利用无差异。
以上结果显示耻垢分枝杆菌的IclR转录调控因子MSMEG_2386具有IclR家族典型的自调控功能,调控乙醛酸循环中关键酶异柠檬酸裂解酶,并可能调控菌体内的其他多项代谢途径,从而对压力环境和抗生素压力产生应答。