小肠结肠炎耶尔森菌O:3血清型特异性噬菌体phiYe-F10受体合成相关基因簇的功能研究

来源 :中国疾病预防控制中心 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangcquan
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噬菌体是生物圈内最丰富最多样化的微生物实体。噬菌体感染细菌的第一步是受体识别,细菌可以通过噬菌体受体的缺失或改变而逃离噬菌体的裂解,因此对于噬菌体受体的研究一直是噬菌体与宿主菌之间相互作用研究中最为关注的部分。小肠结肠炎耶尔森菌是三种致病性耶尔森菌中的一种,是一种全球性的人兽共患病病原体。大部分患者经粪口途径感染该菌而引发小肠结肠炎耶尔森菌病。小肠结肠炎耶尔森菌病可引起腹痛、腹泻,因临床表现与阑尾炎相似,极易被误诊为阑尾炎,甚至实施手术切除。此外,很多患者因误诊等原因未进行有效治疗而引发的反应性关节炎、心内膜炎等小肠结肠炎耶尔森菌病的慢性并发症,严重影响患者生活质量。小肠结肠炎耶尔森菌的感染呈现全球分布,数百个国家都有感染病例。目前将小肠结肠炎耶尔森菌根据细菌表面脂多糖(LPS)O-抗原结构的差异分为60多种血清型。近年来O:3血清型菌株逐渐增多,逐渐成为流行的优势血清型。phiYe-F10是本研究组在中国小肠结肠炎耶尔森菌的监测过程中,从河南省生猪屠宰场采集的猪肛拭子标本中,通过空斑形成实验分离到的一株O:3血清型小肠结肠炎耶尔森菌特异性的烈性噬菌体。同时在该标本中分离到一株生物血清型为3/O:3且带有毒力质粒pYV的致病性小肠结肠炎耶尔森菌HNF10。本研究组已证实O-抗原为噬菌体phiYe-F10的受体,rfb基因簇中的rfbC基因是噬菌体phiYe-F10的受体合成调控基因。rfb基因簇包括10个开放读码框,其中rfbABC和rfbDEFGH与O-抗原合成有关。本研究通过同源重组的方式,成功构建了基因敲除株HNF1O-△rfbA,HNF1O-△ rfbB,HNF1O-△ rfbF,HNF1O-△ rfbG 及相应回补株 HNF1O-△rfbA/CrfbA,HNF1O-△rfbB/CrfbB,HNF1O-△ rfbF/CrfbF 和 HNF1O-△rfbG/CrfbG。噬菌体敏感性试验显示基因rfbA的缺失导致突变株对噬菌体的敏感性降低;基因rfbB,rfbF,rfbG的缺失导致突变株对噬菌体产生抗性。为探究各基因的缺失株敏感性改变的原因,我们首先进行了 O:3型小肠结肠炎耶尔森菌抗血清凝集实验,结果显示缺失株HNF1O-△ rfbA仍具有与O:3型小肠结肠炎耶尔森菌抗血清凝集的能力,而缺失株HNF1O-△rfbB,HNF1O-△rfbF,HNF1O-△rfbG血清凝集结果为阴性,相应基因回补株恢复了与O:3抗血清发生凝集的能力。由此,我们认为基因rfbF,rfbG的缺失导致O-抗原的结构发生改变甚至缺失,使噬菌体phiYe-F10因受体的缺失无法感染细菌。为揭示缺失株HNF1O-△rfbA对噬菌体敏感性降低原因,我们进行了 14h生长曲线监测,野生株在加入噬菌体2h后0D值开始下降而缺失株HNF1O-△ rfbA在加入噬菌体(效价为2×105pfu/ml)5h后0D值才开始下降,但加入噬菌体后回补株HNF1O-△rfbA/CrfbA和野生株的生长趋势基本一致。结果表明,基因rfbA的缺失使噬菌体phiYe-F10与菌体的吸附或核酸注入时间明显增加。为确证基因rfbA是否影响噬菌体的吸附,我们进行了噬菌体吸附试验,实验结果表明与野生株HNF10相比,缺失株HNF1O-△rfbA吸附率明显下降,而回补株HNF1O-△rfbA/CrfbA和野生株相比吸附率无显著差异。通过比较rfb基因簇中参与O-抗原合成基因的各个敲除株、回补株及对噬菌体敏感野生株HNF10表型差异,同时结合各个基因编码产物的功能,确证基因rfbA为受体合成相关基因,其合成产物可能参与噬菌体phiYe-F10尾丝蛋白与菌体的可逆结合或不可逆吸附所需受体结构域合成过程的调节;基因rfbB,rfbF和rfbG为受体合成必需基因,这些基因缺失后无法合成噬菌体phiYe-F10的受体;基因rfbD,rfbE和rfbH进行多次敲除,但未获得敲除株,这些基因可能是在我们的实验条件下细菌生存必不可少的基因,其功能有待进一步研究。全面解析rfb基因簇中各个基因在噬菌体受体合成过程中的功能,为进一步开发利用噬菌体防控耶尔森菌的感染及播散,控制O:3型菌株在全球流行提供了理论依据。此外,噬菌体受体合成相关基因的研究,对噬菌体疗法的开展具有重要的指导意义,为应对日益严重的细菌耐药问题提供更为科学的替代方法。
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