【摘 要】
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铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)是一种人类机会致病菌,它可以引起严重感染并常常对人类生命造成威胁。本研究前期发现铜绿假单胞菌中谷胱甘肽(glutathione,GSH)合成酶基因gshB的缺失会导致三型分泌系统(type III secretion system,T3SS)的表达量降低,但具体机制并不清楚。为了进一步研究谷胱甘肽在铜绿假单胞菌中的作用,我们构建了谷氨酸-
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铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)是一种人类机会致病菌,它可以引起严重感染并常常对人类生命造成威胁。本研究前期发现铜绿假单胞菌中谷胱甘肽(glutathione,GSH)合成酶基因gshB的缺失会导致三型分泌系统(type III secretion system,T3SS)的表达量降低,但具体机制并不清楚。为了进一步研究谷胱甘肽在铜绿假单胞菌中的作用,我们构建了谷氨酸-半胱氨酸连接酶合成基因(gshA)缺失突变体ΔgshA、谷胱甘肽合成酶基因缺失突变体ΔgshB、以及两个基因同时缺失的双突变体ΔgshAΔgshB。RNA-seq转录组学分析显示,不仅三型分泌系统,而且六型分泌系统(type VI secretion system,T6SS)在ΔgshAΔgshB中的表达量也显著降低。小鼠肺部急性感染实验表明ΔgshAΔgshB突变体对细胞毒性降低,说明谷胱甘肽对铜绿假单胞菌的致病性有着重要作用。ExsA是T3SS的关键调控蛋白,Vfr能够通过激活exsA的转录来调节铜绿假单胞菌中的三型分泌系统。谷胱甘肽是活细胞内最重要的抗氧化剂之一。在T3SS分泌系统被诱导的条件下添加外源的谷胱甘肽后,铜绿假单胞菌中的毒性因子exoS的表达水平显著增加,而在Δvfr突变体中T3SS的表达并不受到谷胱甘肽的调节,互补菌株Δvfr/vfr可恢复谷胱甘肽对T3SS的诱导。因此,这些数据表明谷胱甘肽是通过Vfr对T3SS进行调控。Vfr中具有5个半胱氨酸残基,当所有的半胱氨酸残基通过定点突变被丙氨酸代替后,谷胱甘肽诱导T3SS表达的能力消失。体外实验表明谷胱甘肽能够使氧化状态的Vfr恢复到还原状态。以上研究结果表明,谷胱甘肽作为一种细胞内的氧化还原信号分子,通过改变Vfr的氧化还原状态从而调控铜绿假单胞菌内的T3SS的表达量。该研究结果深入地阐释了谷胱甘肽在铜绿假单胞菌中的作用。
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