紫檀茋抑制嗜水气单胞菌气溶素和生物被膜分子机制

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嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)是一种宿主广泛的病原体,可在人和动物,尤其是水生动物中引起多种疾病。嗜水气单胞菌是一种条件性致病菌,在淡水养殖中比较常见,可引起鱼类细菌性败血和肠炎等疾病。目前主要使用化学抗菌药物对鱼类的嗜水气单胞菌病进行防治,而药物的不规范使用导致菌株的耐药性。此外,药物在鱼体内残留,对食用的人群存在安全隐患。因此,亟待研发全新的药物防治嗜水气单胞菌的感染。随着对嗜水气单胞菌致病机制研究深入,抗毒力策略引起了广泛关注,以毒力因子为靶标研发抗感染药物具有很好的应用前景。由致病性嗜水气单胞菌分泌的气溶素是其主要的毒力蛋白,在嗜水气单胞菌的发病机制中起重要作用,可作为研发抗嗜水气单胞菌感染药物的潜在靶标。本文以气溶素和生物被膜为靶标,研究了紫檀茋对嗜水气单胞菌体外致病力的作用,并研究了其抑制气溶素和生物被膜的分子机制。研究结果如下:1.本文首先通过测定最小抑菌浓度(MIC)、生长曲线、溶血活性、Western-blot以及生物被膜形成试验,发现紫檀茋在0~16μg/m L之间对嗜水气单胞菌的生长无抑制作用。但当紫檀茋浓度达到2μg/m L及以上时,可显著抑制气溶素的表达和生物被膜的形成;浓度在4μg/m L及以上时,可显著抑制纯化气溶素的活性。2.本文应用分子对接和动力学模拟技术分析紫檀茋与气溶素结合的位点和结合模式;发现紫檀茋可通过π-alkyl相互作用结合于气溶素的第3结构域;通过结合自由能计算,发现紫檀茋与气溶素互作的潜在结合位点为第189位缬氨酸(Val189)和第302位异亮氨酸(Ile302)。3.本文通过荧光定量PCR试验,发现紫檀茋浓度在16μg/m L时可显著抑制群体感应相关基因ahy I和ahy R以及气溶素编码基因aer A的转录,进而抑制气溶素的表达和生物膜的形成。应用定点残基突变和荧光淬灭试验对紫檀茋与气溶素主要结合位点进行了验证,最后确证第189位缬氨酸和第302位异亮氨酸为紫檀茋作用的主要残基。根据气溶素寡聚化试验可知,紫檀茋可抑制气溶素七聚体的形成,进而抑制其活性。4.本文通过乳酸脱氢酶(LDH)释放和活/死细胞染色试验研究了紫檀茋对气溶素介导的细胞毒性的抑制作用,结果表明紫檀茋可显著降低A549细胞LDH释放,减少细胞死亡。综上所述,紫檀茋通过抑制群体感应系统,从而抑制气溶素的表达和生物被膜的形成;通过抑制气溶素七聚体的组装而抑制气溶素的活性;可保护气溶素介导的A549细胞的损伤。本研究阐明了紫檀茋抑制嗜水气单胞菌气溶素和生物被膜的机制,为抗毒力策略药物研发提供了基础。
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