【摘 要】
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分枝杆菌是一大类细胞壁中富含脂质的革兰氏阳性细菌,其中最为知名的是引起人类结核病的结核分枝杆菌与其模式菌株耻垢分枝杆菌等。细菌生物被膜是由胞外基质如脂质、多糖、DNA和蛋白质等包裹的细菌群体,它的形成对病原细菌的抗逆性和致病性等具有重要的影响。分枝杆菌生物被膜的形成与其细胞壁脂质成分密切相关。然而,目前关于分枝杆菌细胞壁脂质代谢影响细菌生物被膜形成的调控机理还很不清楚,相关的调控因子还知之甚少。本
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分枝杆菌是一大类细胞壁中富含脂质的革兰氏阳性细菌,其中最为知名的是引起人类结核病的结核分枝杆菌与其模式菌株耻垢分枝杆菌等。细菌生物被膜是由胞外基质如脂质、多糖、DNA和蛋白质等包裹的细菌群体,它的形成对病原细菌的抗逆性和致病性等具有重要的影响。分枝杆菌生物被膜的形成与其细胞壁脂质成分密切相关。然而,目前关于分枝杆菌细胞壁脂质代谢影响细菌生物被膜形成的调控机理还很不清楚,相关的调控因子还知之甚少。本论文以结核分枝杆菌模式菌株耻垢分枝杆菌为研究对象,鉴定了一个广泛调控功能的转录因子Ms6174,且其具有拟核结合蛋白的特性,同时还发现Ms6174通过调控多个脂质代谢相关基因的表达进而负调控分枝杆菌生物被膜的形成。具体取得的研究结果如下:(1)研究前期我们利用耻垢分枝杆菌转座插入突变体文库筛选并鉴定到转录因子的编码基因ms6174影响细菌的菌落表面形态。通过克隆、蛋白质表达与纯化获得了转录因子Ms6174的蛋白质。随后,利用凝胶阻滞迁移率实验(electrophoretic mobility shift assay,EMSA)检测到Ms6174直接结合自身所在基因簇的启动子,具有自调控能力。进一步,构建了耻垢分枝杆菌ms6174的敲除菌株,运用β-半乳糖苷酶活性实验发现Ms6174负调控其自身所在基因簇的表达。(2)利用EMSA实验、DNaseⅠ酶切实验以及蛋白质与染色质DNA荧光共定位等实验发现Ms6174具有拟核结合蛋白的性质,即Ms6174是耻垢分枝杆菌中新的拟核结合蛋白。(3)通过转录组测序分析发现,相较于耻垢分枝杆菌野生型菌株,ms6174敲除菌株中有682个基因的表达水平发生了显著变化,其中有387个基因上调表达,295个基因下调表达,142个脂质代谢相关基因的表达水平发生变化。以上的结果说明Ms6174是一个广泛调控因子,可调控多个分枝杆菌脂质代谢基因的表达。(4)检测并比较了耻垢分枝杆菌ms6174敲除菌株与野生型菌株的菌落形态与生物被膜形成的差异,发现敲除ms6174后,耻垢分枝杆菌的菌落表面褶皱与气液表面生物被膜增多。由此可知,转录因子Ms6174负调控耻垢分枝杆菌生物被膜的形成。综上所述,本研究发现了耻垢分枝杆菌中一个广泛调控功能的转录因子Ms6174。首先,鉴定了转录因子Ms6174的自调控功能,并发现其具有拟核结合蛋白的特性。其次,通过转录组学分析发现了Ms6174具有广泛调控功能。最后,发现Ms6174负调控分枝杆菌生物被膜的形成,并推测其通过调控脂质代谢相关基因的表达进而调控细菌生物被膜的形成。研究结果为分枝杆菌的拟核结合蛋白家族增加了新成员,并加深了我们对分枝杆菌生物被膜形成调控机理的认识。
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