吲哚在迟缓爱德华氏菌Ⅲ型分泌系统中的信号转导途径的研究

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迟缓爱德华氏菌(Edwardsiella tarda)是水产养殖业重要的病原菌之一,该菌引发的疾病已成为山东省鲆鲽鱼类养殖的首要病害,并对当地海水养殖业造成重大损失。近年来,在迟缓爱德华氏菌密度感应系统及其相关致病性的研究中发现该菌产生大量吲哚碱类物质,其中以吲哚产生的量最大。目前,吲哚被证实是细菌一种新的密度感应信号分子,并参与细菌的多种生理活动,如氨基酸代谢、芽孢的产生、质粒的稳定性、抗药性、生物膜的形成、毒力、抗酸性等。前期研究发现吲哚不仅调控迟缓爱德华氏菌的运动性、脂多糖产生和耐药性,而且参与其对斑马鱼的致病性。Ⅲ型分泌系统为迟缓爱德华氏菌重要的毒力分泌系统,有关吲哚在迟缓爱德华氏菌Ⅲ型分泌系统中的信号转导途径及调控作用的研究至今还未有相关报道。本论文在前期研究基础上,利用overlap-PCR方法构建了ΔesrB、ΔtnaAΔesrB、 ΔcpxR、AbaeR和AtnaAAcpxR突变株,并结合实时荧光定量PCR技术(Real timePCR)以及斑马鱼人工感染等实验方法,探究了在迟缓爱德华氏菌中吲哚对Ⅲ型分泌系统相关基因表达、对BaeSR和CpxAR双组份调控系统、对斑马鱼致病力和对耐酸性的影响,以及吲哚与rpos基因的相互作用关系。在吲哚对迟缓爱德华氏菌Ⅲ型分泌系统相关基因表达的影响研究中,发现除了基因escB、escC、eseB和eseD外,其它Ⅲ型分泌系统的相关基因(esaC、escA、 eseC、eseE、eseG、esrA、esrB和esrC)均显著受到色氨酸酶编码基因(tnaA)的正向调控,其中吲哚对于调节蛋白基因esrB的调控作用最大(约32倍)。吲哚可通过esrB调控Ⅲ型分泌系统相关基因的表达,但esrB并不是吲哚信号传递的唯一途径。吲哚对Ⅲ型分泌系统相关基因表达的影响呈浓度依赖型,吲哚浓度为30μM(迟缓爱德华氏菌自身产吲哚的最大生理浓度为35.5μM)时,Ⅲ型分泌系统相关基因的相对表达量最大。还发现与Ⅲ型分泌系统具有密切联系的PhoP-PhoQ双组分系统并不受吲哚的调控。在吲哚对迟缓爱德华氏菌BaeSR和CpxAR双组份调控系统及致病力的影响研究中,发现吲哚还对对BaeSR和CpxAR双组份调控系统具有正向调控作用;双组份调控系统CpxAR是吲哚参与对Ⅲ型分泌系统调控的一个重要节点,吲哚还可以通过其他旁路途径实现对Ⅲ型分泌系统的调控,而BaeAR双组份调控系统不参与吲哚对Ⅲ型分泌系统的调控。吲哚仅是双组份调控系统CpxAR调控Ⅲ型分泌系统的重要信号分子之一。通过斑马鱼人工感染实验发现,除ΔbaeR突变株外,其它突变株(ΔesrB、ΔcpxR、ΔtnaAΔcpxR、ΔtnaAΔesrB)均显著提高斑马鱼的存活率,进一步验证吲哚可以通过CpxAR双组分调控系统和Ⅲ型分泌系统参与毒力的调控。在吲哚与迟缓爱德华氏菌rpos基因的相互作用关系研究中,发现低剂量的羧苄青霉素(Carbenicillin),促进迟缓爱德华氏菌产生更多的吲哚,并显著抑制rpos基因的表达。而且发现rpos促进吲哚的产生,同时吲哚会反向抑制rpos的表达。在吲哚对迟缓爱德华氏菌耐酸性的影响研究中,发现当tnaA缺失,迟缓爱德华氏菌无法产生吲哚后,细菌的耐酸性显著提高,吲哚对于迟缓爱德华氏菌耐酸性具有抑制作用。研究吲哚在迟缓爱德华氏菌Ⅲ型分泌系统中的信号传递途径以及对Ⅲ型分泌系统相关基因的调控作用,有助于全面认识吲哚在迟缓爱德华氏菌Ⅲ型分泌系统以及毒力调控中的重要性,促进对迟缓爱德华氏菌致病机制的深入理解,为今后研发环境友好型的病害防治方法提供新的思路。
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