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假结核耶尔森氏菌(Yersinia pseudo tuberculosis,Yp)是耶尔森氏属(Yersinia)三种人类致病菌之一,属于肠道致病菌。研究表明导致鼠疫的烈性病原.鼠疫耶尔森氏菌(Y.pestis)由Yp进化而来,因此对Yp的研究具有重要意义。Yp是研究细菌群体感应(quorum sensing,QS)-运动性(motility)-生物膜(biofilm)之间关系的很好的材料,线虫-假结核耶尔森氏菌是目前研究生物活性表面生物膜的成熟模型。本研究从影响细菌鞭毛结构及调控的核心基因出发,以YpIII菌株为材料,探索影响其生物膜形成的关键因素。论文主要包括以下三个方面的内容:
1、证实YpIII鞭毛调控二级核心基因FIiA(s28)和FlgM(anti-s28)的相互关系及其功能。通过片段突变及细菌双杂交技术找到了这2个蛋白互作的三个关键位点,并采用pull down和Western blotting证明了位点的正确性。检测了fliA和flgM基因的缺失对细胞基本功能的影响。同时发现FIgM不仅作为anti-s28负调控YpIII鞭毛三级基因,同时也能影响依赖s54的相关启动子的表达。
2、选择10个不同功能的基因作为研究目标,探讨了QS-运动性.生物膜之间可能的调控机制。检测了这些基因的缺失对YpIII运动性及生物膜的影响,结果发现运动性并非生物膜形成必不可少的决定性因素,部分运动缺陷的菌株也能正常形成生物膜。通过lacZ融合检测到胞外第二信号分子-环鸟苷二磷酸(C-di-GMP)调控蛋白在QS突变株中表达明显下降,推测在YpIII中存在QS→c-di-GMP→生物膜调控途径。
3、YpIII IIl型分泌系统(T3SS)结构基因flhA的缺失也影响生物膜的形成。由于YpIII存在两套鞭毛系统,通过检测胞外分泌蛋白确定flhA1为研究目标。通过质谱分析找到了四个受到FlhA1影响的胞外分泌蛋白:FliC,FliD,FlgK和YPK_3761(苹果酸脱氢酶)。在基因组中分别敲除这些基因,观察突变株在线虫表面形成生物膜的情况,发现苹果酸脱氢酶基因的缺失不仅影响了YpIII的生长,也使其生物膜的生长受到抑制。这是第一次直接证明苹果酸脱氢酶的缺失能够影响细菌生物膜的形成。