金黄色葡萄球菌CapB2的致病作用及表达调控机制研究

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目的:  金黄色葡萄球菌是常见的条件致病菌,能够表达大量的毒力蛋白,可导致多种临床疾病,而金黄色葡萄球菌的毒力由众多调控因子所调控的毒力基因所决定。荚膜多糖(capsular polysaccharide,CP)的产生与金黄色葡萄球菌的致病力有关,是金黄色葡萄球菌一种重要的免疫逃逸机制,其中capB2是合成荚膜多糖的重要组成部分,其致病作用受到广泛重视。葡萄球菌辅助调控因子(Staphylococcal accessory regularA,sarA)在调控金黄色葡萄球菌毒力方面的作用非常重要。本研究旨在为了解CapB2在金黄色葡萄球菌致病方面的作用及其表达调控机制。  方法:  利用PCR法扩增金黄色葡萄球菌临床分离株75(SA75)荚膜多糖的型特异性区域对SA75进行荚膜多糖基因分型。PCR扩增SA75的capB2基因上、下游同源臂,通过特定的酶切位点连接不含目的基因的上、下游片段,然后通过同源重组反应构建质粒pKOR1-△capB2,将重组质粒转入大肠埃希菌DC10B进行修饰,再电转入SA75菌株中。经过变温传代和四环素的诱导,筛选出capB2基因缺失突变菌株(△capB2)。利用PCR、实时荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR,qPCR)和基因测序对△capB2筛选子进行鉴定。分别扩增含启动子和核糖体结合位点(Ribosome Binding Site,RBS)的sarA基因全长和capB2基因的编码区序列,选择合适的酶切位点将回复基因与质粒pRB473连接,将重组回复质粒热转转入大肠埃希菌DC10B感受态细胞中,最后转入△ capB2和sarA缺失突变株(△sarA)中,经qPCR和测序鉴定回复成功。待基因缺失突变株及互补表达株构建成功,建立皮肤脓肿模型比较△ capB2、△ capB2-C与野生株之间的毒力差异,确定capB2在金黄色葡萄球菌致病中的作用,并取脓液标本进行电镜观察,分析各组细菌间微荚膜厚度差异。使用qPCR的方法检测调控因子sarA与金黄色葡萄球菌capB2基因间的调控关系。  结果:  荚膜基因分型结果经测序证实本实验所使用的SA75属于8型荚膜多糖(CP8)。将capB2上、下游1500 bp片段先后与克隆载体pET28a连接,通过同源重组反应构建pKOR1-△capB2重组质粒,转入大肠埃希菌DC10B,最后电转入SA75菌株中发生同源重组,经筛选、测序确证后得到△capB2。基因缺失突变株和互补表达株构建成功后,绘制野生株、缺失突变株和互补表达株的生长曲线,发现各菌株之间的生长曲线并无明显差异。通过皮肤脓肿模型实验研究capB2基因所编码的蛋白的功能。研究结果发现于感染的第4、5、6、7天,细菌△capB2组的脓肿面积明显小于野生株SA75组,回复了capB2基因的互补表达株△capB2-C组的脓肿面积恢复到野生株水平。感染的第二至第十天,敲除株和互补表达株之间的脓肿面积差异均具有统计学意义(P<0.05),整个感染过程中野生株和回复突变株之间的差异均不明显(P>0.05)。电镜结果显示,△capB2组的微荚膜厚度最薄,互补表达株△ capB2-C组的微荚膜厚度恢复到接近野生株组水平。在调控关系上,提取△sarA、△sarA-C和野生株SA75细菌总RNA,qPCR检测各菌株capB2基因表达水平的差异。我们发现与野生株相比,△sarA株中capB2表达量上调326倍,而回复了sarA基因的△sarA-C,capB2的表达水平恢复到接近野生株水平,提示sarA能抑制capB2基因的表达,对capB2具有负调控的作用。  结论:  1、本实验构建了金黄色葡萄球菌SA75的基因缺失突变株△capB2和基因互补表达株△capB2-C和△sarA-C。  2、成功构建裸鼠皮肤脓肿模型,证实了capB2是金黄色葡萄球菌的毒力因子。  3、金黄色葡萄球菌SarA负调控capB2基因的表达。
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