变异链球菌跨膜蛋白MapZ作用机制的初步研究

来源 :山西医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shigoujushi
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目的:探究变异链球菌(Streptococcus mutans,S.mutans)跨膜蛋白MapZ功能进行研究,包括以下几个方面:①)生长情况;②细菌形态和隔膜位置;③细菌细胞壁结构及厚度;④生物膜形成能力;⑤产酸能力;⑥耐酸能力;⑦对阿莫西林和氯己定药物的敏感性变化,体现在最小抑菌浓度(MIC)以及在不同药物浓度下浮游菌生长和生物膜形成能力;⑧分裂基因ftsZ的相对表达量变化;⑨转录组基因序列的变化。方法:通过系列实验对比变形链球菌UA159标准株(野生株WT)和MapZ功能丧失株(突变株ΔmapZ)之间的表型差异、ftsZ的相对表达量差异以及转录组基因序列差异,推测MapZ的功能,系列实验包括以下10个方面:(1)通过生长曲线测定,来比较WT和ΔmapZ生长速度的改变;(2)通过扫描电子显微镜(SEM)比较菌细胞生长形态及分裂隔膜的位置变化;(3)通过透射电镜(TEM)观察菌细胞细胞壁结构和厚度的改变;(4)通过培养不同阶段(4、8、12h)生物膜,在激光共聚焦显微镜(CLSM)下观察变异链球菌生物膜形成能力的改变;(5)通过糖酵解pH下降实验比较产酸能力的变化;(6)通过酸胁迫实验比较耐酸能力的变化;(7)通过测量对阿莫西林和氯己定药物的最小抑菌浓度(MIC)、在不同药物浓度下浮游菌和生物膜生长情况,来比较WT和ΔmapZ对药物的敏感性的变化;(8)通过实时荧光定量PCR技术测定ftsZ基因相对表达的变化;(9)通过RNA转录组测序分析,分析涉及影响变异链球菌功能的差异基因。结果:变异链球菌UA159野生株(WT)和MapZ功能丧失株(ΔmapZ)在上述10个实验中结果如下,与WT相比:(1)ΔmapZ在对数期生长速度减缓;(2)ΔmapZ突变株形态发生改变(变为短圆球状)、分裂隔膜位置错乱;(3)ΔmapZ未表现出典型的隔膜结构,膜内陷不规则,ΔmapZ突变株细胞壁变薄;(4)ΔmapZ突变株早期生物膜形成轻微影响;(5)ΔmapZ产酸能力与WT相比无差异;(6)ΔmapZ对酸的耐受能力降低;(7)WT和ΔmapZ阿莫西林(AMX)的 MIC 均为 0.0625 μg/mL,而ΔmapZ氯己定的MIC为0.125μg/mL,WT氯己定的MIC为0.25 μg/mL;在不同阿莫西林药物浓度下WT和ΔmapZ的生物膜形成及浮游菌生长能力无差异;在浓度为0.25 μg/mLCHX药物浓度下ΔmapZ浮游菌不生长,0.125和0.0625μg/mLCHX药物浓度下ΔmapZ浮游菌生长较WT少;当在药物浓度为0.125 μg/mL的氯己定下,ΔmapZ无生物膜法形成;(8)ΔmapZ突变株ftsZ相对表达含量下降约4倍;(9)RNA测序共鉴定出差异表达基因共150个。其中,基因表达上调有127个,基因表达下调有23个。与表型实验中耐酸相关差异基因主要富集在PTS系统和ABC蛋白转运系统以及碳水化合物代谢基因,其次是在钾吸收蛋白、DNA修复和脂肪酸等调控基因。结论:跨膜蛋白MapZ在变形链球菌生长发挥重要作用,参与调控生长、细胞形态、分裂隔膜位置及结构、细胞壁厚度、生物膜形成、对抗外界环境胁迫(酸、阿莫西林敏和氯己定胁迫)应激、分裂基因ftsZ相对表达、以及耐酸相关差异基因表达等。
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