猪链球菌毒力相关转录因子的筛选以及促炎蛋白HP1717促炎机理的研究

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猪链球菌(Streptococcus suis, S. suis)是一种重要的人畜共患传染病病原。主要感染10周龄的仔猪,能够引起脑膜炎,败血症,肺炎,心内膜炎和关节炎,在全球范围内造成重大的经济损失,仅在美国每年就损失超过3亿美元。这种细菌不仅可以感染猪还可以感染其它哺乳动物和鸟类,在人群中S.suis可通过与感染的猪或猪肉副产品的密切接触传播给人类,并导致脑膜炎,关节炎,败血症和链球菌中毒样休克综合征(Streptococcus toxic shock like syndrome, STSLS)。自从1968年首次被报道人感染S.suis以来已经成为一种危害公共健康的重要的人畜共患病。仅仅从2009年到2013年,人感染S.suis病例的总数从700多个增加到1642个,这表明人S.suis感染变得越来越普遍。该病原体是具有荚膜多糖(CPS)的革兰氏阳性细菌,基于CPS抗原的不同,已经鉴定了S.suis的29种血清型。其中,血清型2型(streptococcus suis serotype 2 ,SS2)发病最多且危害最为严重。在1998年和2005年,中国爆发了两起大规模的人感染S.suis事件,引起了公众广泛的关注。与以往不同的是患者出现了严重的中毒样休克综合征,这在过去被认为是金黄色葡萄球菌和化脓链球菌才有的症状,这提示人们S.suis可能进化出了一种危害更严重的新型毒力菌株。尽管近些年已经鉴定出许多该菌的毒力相关因子然而对于这些毒力相关因子的调控因子和炎性风暴研究较少,本研究中从S.suis的基因组出发,大规模筛选了毒力相关转录因子,并对其进行了深入研究,同时对S.suis的一个促炎蛋白的促炎机理进行了研究,
  1.毒力相关转录因子的研究
  通过结构域预测从S.suisSC84基因组上初步筛选到89个转录因子,然后利用qRT-PCR的方法对这些转录因子的体内体外表达情况进行检测,结果有40个转录因子的表达发生显著性变化,其中18个基因体内下调表达,22个上调表达。然后构建基因缺失突变体,最终得到10个转录因子缺失突变体。通过小鼠感染实验,发现有3个转录因子缺失突变体毒力明显下降。进一步对这3个突变体表型进行检测发现,突变体在体外小鼠的全血中存活能力和体内小鼠血液中在载菌量均显均著下降,尤其是comR缺失后更为显著,且该基因缺失后导致细菌荚膜变薄。最终通过RNA-seq,发现comR缺失后330个基因表达上调,423个基因表达下调。通过毒力因子数据库预测发现有184个与毒力相关的基因表达发生显著变化,这其中包括荚膜多糖的合成和装配相关基因:cps2E,cps2F,cps2G,cps2H,cps2J和cps2K以及唾液酸合成相关基因:neuA,neuB,andneuC。除此之外还有一些S.suis中已经报道的毒力因子基因包括:surface-anchoredDNAnuclease(ssnA),putativesurface-anchoredprotein(sao),responseregulatorproteinoftheSalRKTCS(SalR),andputativepilussubunitprotein(SBP2)等,sitR和sxvR缺失后分别有9个11个毒力相关的基因表达发生变化,其中包括已经被报道的argR,dpr,和purD以及ssnA和NADHoxidase。
  2.促炎蛋白HP1717促炎机理的研究
  通过原核表达以及与RAW264.7的相互作用发现了SS2中一个促炎蛋白HP1717,通过qRT-PCR和ELISA表明该蛋白能够诱导RAW264.7细胞产生过量的炎性因子,进一步研究表明该促炎活性依赖于TLR2的识别以及ERK1/2和NF-κB的磷酸化。另一方面,该基因的缺失导致SS2表型发生显著变化:生长变慢,链长变长,荚膜几乎消失。小鼠感染实验发现,与野生菌相比,突变菌株致病力显著下降,组织含菌量明显降低。综上所述,我们的研究证实HP1717是SS2的一个重要毒力相关因子,它能够诱导过量的炎性应答同时显著影响荚膜,该研究进一步丰富了SS2的致病机制。
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