病原细菌依靠复杂的蛋白调控网络来适应充满“敌意”的营养限制的宿主环境。磷酸烯醇式丙酮酸磷酸转移酶系统（Phosphoenolpyruvate:carbohydrate phosphotransferase system,PTS）是细菌的一种保守途径,负责将特定的PTS-糖（PTS-sugar）跨膜转运与磷酸化信号转导结合起来,以监测和利用环境中的碳水化合物,维持菌体的能量水平,全局调控菌体的能量代谢和其他重要生理生化过程。PTS存在于所有细菌和古细菌中,通常由三种蛋白质或蛋白质复合物组成:热稳定并含组氨酸的胞质蛋白质HPr（也称为PtsH）、酶Ⅰ（EⅠ）和膜结合的酶Ⅱ（EⅡ）。它们在组氨酸或半胱氨酸残基处被磷酸化,实现磷酸化级联反应,并在不同PTS-糖的利用过程中将PTS-糖进行磷酸化,转运到细胞质中。根据PTS-糖底物的不同和细胞代谢状态的不同,PTS组件的磷酸化位点和水平有所不同。除了促进微生物摄取糖类并参与碳源代谢,PTS还参与氮源利用和氮代谢过程。对病原菌而言,PTS是细菌联接代谢和细菌毒力的重要信号转导系统,调控趋化性、生物被膜和毒力因子表达,因此也是一个潜在的抗菌药物开发靶点。杀鱼爱德华氏菌（Edwardsiella piscicida）作为一种重要的海洋来源病原菌,能使许多鱼类感染并导致爱德华氏菌病,严重危害水产养殖业的健康发展。由于缺少很多特异性PTS组件,该菌能利用的糖类非常有限,生长缓慢,故早期被命名为迟缓爱德华氏菌。在爱德华氏菌侵染鱼类宿主巨噬细胞和其他类型细胞并在其中定植过程中,Ⅲ型和Ⅵ型分泌系统（T3SS和T6SS）是该菌抵御宿主免疫清除的主要毒力因子,但是对其在感染进程中的调控机制,虽然有所研究但不甚清楚。深入研究该菌T3/T6SS的调控网络,对于理解该菌以及沙门氏菌等其他肠道病原菌系统性感染过程和致病机制具有重要意义。本课题组的前期研究发现,6-磷酸甘露糖（Man-6P）能与转录因子EvrA结合,变构调控其活性,控制下游T3/T6SS相关基因的转录过程。本课题系统研究了杀鱼爱德华氏菌PTS各组件在协助转运各种特异性糖类过程中的作用。我们发现,PTS对T3SS和T6SS相关基因的表达具有显著调控作用,参与该菌的毒力调控网络和感染过程。本文深入考察了 PTS组件HPr对T3/T6SS的调控规律,发现PTS组件HPr参与甘露糖-PTS中,以EvrA依赖的方式参与调节毒力基因表达。HPr编码基因ptsH或甘露糖-PTS酶EIID的编码基因manZ的缺失,都导致T3/T6SS相关表达下调,在大菱鲆体内的定植能力显著减弱。与此同时,支持果糖转运但不参与甘露糖利用的PTS组件FPr虽然与HPr高度相似,但不参与T3/T6SS相关基因的表达调控。以上结果充分说明,甘露糖-PTS转运系统及其代谢物Man-6P形成重要的毒力调控通路,宿主体内的甘露糖是病原菌感知、识别宿主环境并参与毒力调控的重要代谢信号。本文通过Pull-down技术对HPr能结合的蛋白质进行鉴定,发现了 HPr和AdhE蛋白的相互作用。作为一种双功能酶,AdhE的N-端是乙醛-CoA脱氢酶,负责将乙醛-CoA转化为乙醛;AdhE的C-端具有乙醇脱氢酶活性,负责将乙醛转化为乙醇。本研究使用免疫共沉淀技术验证了 AdhE与HPr蛋白的互作。我们发现,adhE缺失株的生长变差,其主要原因为该菌不能利用PTS-糖类,胞内大量累积酸性代谢物,导致胞质酸化。采用代谢物组学方法,我们进一步证实ptsH缺失株和adhE缺失株的代谢物与野生型菌株相比发生显著变化,碳代谢转换、氨基酸代谢和TCA循环速率都显著降低,导致能量代谢受阻。更为重要的是,adhE缺失株中T3/T6SS相关基因表达受到显著抑制,在大菱鲆体内定植能力明显减弱。这些结果揭示,AdhE通过与HPr互作,参与了 PTS-糖的利用,调控其他多种代谢生理以及毒力表达过程。总之,本文深入探究了爱德华氏菌碳源代谢与毒力调控之间的关系,并根据HPr、ManZ和AdhE等在细胞中的功能和定位以及相关文献报道,提出它们参与相关代谢和毒力过程的分子模型。AdhE在胞质中组装成为高聚化的超分子复合物螺旋体,可作为一个蛋白“停车场”在细胞质中招募HPr以及其他PTS组件。空间邻近性使HPr能够向PTS-糖提供磷酸基团,使其磷酸化并被特异转运蛋白ManZ等转运。甘露糖-PTS通过依赖EvrA激活esrB的转录,促进了 T3/T6SS相关基因的表达。目前尚不知AdhE和HPr所影响的下游代谢产物是否参与AdhE对HPr和其他蛋白的招募过程。PTS不但控制爱德华氏菌的代谢,还控制其毒力因子表达。这些研究结果促进了对该菌代谢与毒力互作的理解,为新型疫苗和药物开发打下基础。