CvfD及其S1结构域在猪链球菌抗应激与毒力中的功能研究

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猪链球菌2型(Streptococcus suis serotype 2,SS2)能引发危害严重的人畜共患病,并会造成严重的经济损失。通过对猪链球菌致病机制的研究能够让我们更好的预防猪链球菌病(Streptococcosis)的发生。冷休克蛋白(Cold shock protein,Csps)在细菌的应激反应中发挥着重要作用,它不仅能通过一系列的调控机制保护细菌在冷休克环境中存活,还与细菌的其他生理反应和毒力相关。在实验室前期已对SS2的多对双组分系统进行了深入研究,最近对调控SS2双组分系统的研究中发现,含有S1结构域的RNA结合蛋白(RNA binding proteins,RBPs)保守性毒力因子D(Conserved virulence factor D,CvfD)可能会同时调节SS2的多个双组分系统,同时它也与一些革兰氏阳性菌的抗应激功能与毒力密切相关。而S1结构域作为CvfD的唯一结构域,可能是影响SS2抗应激功能与毒力的关键结构域。本研究拟探究CvfD及其S1结构域在SS2抗应激功能与毒力中发挥的具体功能,并为SS2 S1结构域RBPs和Csps致病机制的研究提供理论支持。主要有以下研究结果:1.CvfD的生物信息学分析为研究CvfD在革兰氏阳性菌中是否具有特异性,本研究将不同革兰氏阳性菌中的CvfD进行多序列比对分析。结果发现CvfD全长123个氨基酸,含有一个结构域,即S1结构域。CvfD在革兰氏阳性菌中较为保守,且Y17、F20、H32、D62和K67是S1结构域保守的RNA结合残基。在已比对的革兰氏阳性菌CvfD的同源蛋白中,SS2 SC84菌株的CvfD与化脓链球菌的CvfD同源性最高。2.猪链球菌2型CvfD生物学功能的研究为研究CvfD对SS2生物学功能的影响,本研究首先应用同源重组的方法构建cvf D基因缺失菌株(Δcvf D),再利用p SET2质粒构建回补菌株(CΔcvf D),将野生株SC19、Δcvf D与CΔcvf D进行应激试验、细胞试验、小鼠致病性试验等基础生物学研究。通过正常培养条件下的生长曲线发现,与SC19相比,Δcvf D的生长无显著差异。而在5%乙醇的培养基、180 r/min的摇床、酸性与碱性环境下,与SC19相比,Δcvf D的生长存在显著缺陷;在低渗、高渗、高温、高浓度氧化应激条件下,Δcvf D的存活数显著下降。在细胞试验中,与SC19相比,Δcvf D对HBMEC细胞和HEp-2细胞的黏附能力均显著下降;对Raw264.7细胞的抗吞噬能力显著下降;对HEp-2细胞的侵入能力显著下降。小鼠试验表明,与SC19相比,Δcvf D感染后小鼠的死亡率显著下降。感染12 h后,感染Δcvf D小鼠的肝、肾、脾的器官损伤显著降低;感染48 h后,感染Δcvf D小鼠的心、肝、脾、肺、脑、血中的载菌量显著降低。3.cvf D基因N端结构域对猪链球菌2型抗应激能力与毒力的影响为探究S1结构域是否为SS2抗应激能力与毒力的关键结构域,本研究通过构建cvf D基因N端缺失株(Δcvf D-N)与回补菌株(CΔcvf D-N)进行应激试验与小鼠毒力试验,试验方法与第二部分相同,结果表明Δcvf D-N与Δcvf D在应激试验与小鼠致病性试验中的结果相似,与SC19相比,缺失cvf D基因与其N端结构域后,SS2的抗应激能力与毒力均显著下降,这说明cvf D基因N端结构域是SS2抗应激能力与毒力的关键结构域。4.CvfD在应激环境下的差异表达及其对双组分系统的调控为探究不同应激条件下CvfD表达与CvfD对SS2中几对双组分的调节,本研究拟通过q RT-PCR与Western Blot的方法进行研究。通过q RT-PCR发现在p H值为4、400 m M Na Cl、1%乙醇的应激条件下cvf D基因的表达量显著增加。为检测低温下CvfD的表达,我们制备了鼠源CvfD多克隆抗体。Western Blot试验表明,对数期与低温下CvfD蛋白的表达量均显著高于平台期,而q RT-PCR发现低温下cvf D基因的表达量与平台期无显著差异。这表明CvfD是一种冷休克蛋白,在低温下通过转录后水平进行表达。通过q RT-PCR检测CvfD是否调控与cvf D基因位置相邻和已报道的双组分系统,结果发现CvfD正调控Vra SR、Cia RH、Vic RK三对双组分系统。
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