铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)是一种革兰氏阴性条件致病菌,可以在人群中引起严重的急性和慢性感染,是病人在医院期间发生感染的第三大致病菌,而且铜绿假单胞菌的一个重要特性是它对许多抗生素具有很高的内在抗药性。因此研究铜绿假单胞菌的致病性和抗药性机制具有重要的现实意义。铁对几乎所有的微生物来说是一种必需的营养元素,对革兰氏阴性致病菌的毒性作用也是必需的。在铜绿假单胞菌全基因组水平上对铁感应基因的研究,可以系统了解铜绿假单胞菌的铁代谢及铁调控途径、有助于了解假单胞菌进入宿主后基因表达的变化。抗生素是一种生物活性物质,最新研究表明抗生素除作为杀菌物质以外,还作为微生物间的信号物质调节微生物基因的表达。低抑制浓度的抗生素可以调节致病因子的表达,诱导病原菌的抗药性,影响微生物群体中细胞间的相互作用以及微生物与寄主的相互作用。因此,在全基因组水平上研究低抑制浓度抗生素的调控作用,对于深入了解抗生素的生物学意义,揭示基因调控的潜在途径有重要意义。本研究采用以缺失启动子的LuxCDABE为报道子的质粒pMS402为载体,构建了由大约5700个克隆组成的铜绿假单胞菌随机启动子库,建立了特定条件下筛选铜绿假单胞菌全基因组基因表达变化的高通量平台。针对铁这种几乎所有微生物都必需的,对病原菌尤为重要的营养元素,在全基因组水平上检测了铜绿假单胞菌的铁感应基因,结果验证了2个已知的受铁调控的基因,并发现了尚未报道的二氢叶酸还原酶,磷酸葡萄糖脱水酶和柠檬酸铁转运蛋白受铁调控的现象,发现与铁调控相关的4个功能未知的基因和3个假定蛋白的基因,研究结果对于阐明铁在铜绿假单胞菌中的调控作用,揭示铁对细菌生理及致病性的作用机制提供了理论基础。根据测定的羧苄青霉素、多粘菌素和环丙沙星对铜绿假单胞菌的抑制浓度,用低于抑制浓度的三种抗生素分别对铜绿假单胞菌的部分随机启动子库进行了筛选,结果发现了乙酰辅酶A脱氢激酶、溶血磷脂酸受低抑制浓度环丙沙星调节的现象以及1个功能未知基因受低抑制浓度羧苄青霉素调节的现象,研究结果对于阐明低抑制浓度抗生素对铜绿假单胞菌的调控作用作了有效补充,随机启动子库的构建也为细菌基因组水平研究基因表达提供了一个有用的工具。