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目的: 细菌素和细菌素免疫蛋白基因可能是沙门菌的主要毒力相关基因,有研究表明伤寒沙门菌致病岛 8 的细菌素基因为假基因,而细菌素免疫蛋白可能是毒力相关因子。本研究的主要目的是探索伤寒沙门菌致病岛 8 的两个细菌素免疫蛋白编码基因t3036和t3038的功能以及相应的表达特性。 方法: 1. qRT-PCR分析伤寒沙门菌细菌素免疫蛋白基因的表达特性:将伤寒沙门菌野生株用LB振荡培养(37℃、250 rpm)至不同生长时期(OD600分别为0.3、0.8、1.3 和2.0),用 Trizol 法提取细菌总 RNA,用特异性异物进行逆转录后进行qRT-PCR 检测,分析伤寒沙门菌不同生长时期的细菌素免疫蛋白基因 t3036 和t3038的表达情况。将伤寒沙门菌野生株培养至对数生长期(OD600为0.4)进行酸、氧、高渗环境应激30 min,用同样qRT-PCR方法,分析伤寒沙门野生株在酸、氧、高渗环境应激下细菌素免疫蛋白基因t3036和t3038的表达情况。 2.细菌素免疫蛋白基因缺陷株的制备:通过自杀质粒pGMB151构建重组载体,筛选出阳性重组自杀质粒pGMB151-t3036F和pGMB151-t3038F,用阳性重组质粒分别电击转化伤寒沙门菌野生株,蔗糖平板诱导重组,最终在LB平板上稳定传代的第4代菌株是伤寒沙门菌的t3036 和t3038基因的缺陷变异株(△t3036,△t3038)。将阳性重组自杀质粒pGMB151-t3036 F电击转入△t3038中,最终获得t3036和 t3038双基因缺陷变异株(△t3036△t3038)。 3. 细菌生长测定:将伤寒沙门菌野生株和细菌素免疫蛋白基因缺陷株△t3036、△t3038、△t3036△t3038用LB振荡培养(37℃、250 rpm)24小时,每小时测定OD600值,以OD600吸光度值为纵坐标,以培养时间为横坐标,描绘各菌株的生长曲线。 4. 细菌动力实验:将野生株和各细菌素免疫蛋白基因缺陷株用LB培养(37℃、250 rpm)至OD600为0.4时,将其分别接种在含0.3%琼脂的半固体LB培养平板上, 37℃过夜培养后测量菌圈直径,以示各菌株的动力。 5. 药敏实验:采用药敏纸片法检测缺陷株△t3036、△t3038、△t3036△t3038 以及伤寒沙门菌野生株对8种抗菌药物(氨苄西林、庆大霉素、四环素、氯霉素、多黏菌素B、环丙沙星、卡那霉素、亚胺培南)的敏感性。 6. 生物膜实验:将伤寒沙门野生株和细菌素免疫蛋白基因缺陷株在TSB培养基中培养至对数期(OD600 0.4),将各菌液接种至96孔细胞培养板中,30℃静置培养4 天,弃菌液并用 PBS 洗涤后,甲醇固定,用结晶紫染色,最后用 30%冰醋酸溶解,用酶标仪450nm比色,其吸光度值,反映细菌的生物膜形成能力。 结果: 1. 伤寒沙门菌细菌素免疫蛋白基因的表达特性分析:qRT-PCR 分析显示,伤寒沙门菌野生株在不同的生长时期细菌素免疫蛋白基因表达有差异,t3036在细菌对数中期(OD600为0.8)时表达最高,t3038在细菌对数晚期(OD600为1.3)时表达最高。环境应激对两者表达影响显著,与无应激相比,t3036在氧应激下表达水平明显下调,在酸应激和高渗应激下表达均有明显上调;t3038在氧应激下表达水平明显下调,在高渗应激下表达有明显上调,在酸应激下则无明显变化。 2. 细菌免疫蛋白缺陷株(△t3036、△t3038、△t3036△t3038)制备:特异性 PCR和序列分析显示,t3036基因编码区13~192 bp和t3038基因编码区91~276 bp被成功缺失,显示单基因缺陷株△t3036 和△t3038 制备成功。在双基因缺陷株中显示,t3036的13~192 bp和t3038的91~276 bp区域均被敲除,显示双基因缺陷株△t3036△t3038制备成功。 3. 细菌生长及动力特性分析:伤寒沙门菌各细菌素免疫蛋白缺陷变异株的生长能力与野生株相比无明显差异,各变异株的动力与野生株相比也均无明显差异。 4. 细菌药敏实验结果:与伤寒沙门菌野生株相比,△t3038和△t3036△t3038变异株对氨苄西林、庆大霉素、多黏菌素B、环丙沙星、卡那霉素、亚胺培南六种抗菌药物的抵抗能力明显变弱,而对四环素和氯霉素的抗性无明显差异,△t3036对所选八种抗菌药物的抵抗能力均无明显变化。 5. 细菌生物膜形成实验结果:与伤寒沙门菌野生株相比,△t3036的生物膜形成能力增强,而△t3038和△t3036△t3038的生物膜形成能力减弱。△t3036和△t3038的生物膜形成能力强于△t3036△t3038。 结论: 1. 伤寒沙门菌细菌素免疫蛋白基因t3036和t3038的表达在对数生长中晚期表达较高; 2. 氧应激下 t3036和t3038的表达水平明显下降,而酸应激和高渗应激下表达均有升高; 3. t3036和t3038对细菌的一般生长和动力无明显影响。 4. t3036和t3038均有利于细菌生物膜的形成; 5. t3038能够增强细菌对多种抗菌药物的抵御。