肠出血性大肠杆菌(EHEC)和肠致病性大肠杆菌(EPEC)都是常见的人类肠道致病菌，主要引起人类（尤其是儿童）畸形肠胃炎。EHEC和EPEC在感染宿主的整个过程中始终吸附在上皮细胞表面，都属于非侵袭性的致病菌。这两类致病菌紧密粘附到肠道上皮细胞的主要机制是相似的，通过促进宿主细胞骨架重排诱发形成A/E(attaching and effacing)损伤。A/E损伤以致病菌破坏刷状缘的微绒毛，形成基座结构并紧密粘附在宿主细胞上为主要特征。当EHEC和EPEC紧密粘附到宿主细胞上后，就会利用Ⅲ型分泌系统向宿主细胞中注入毒力因子。这些毒力因子影响宿主细胞的细胞骨架结构和信号通路，从而引起人类疾病。EHEC和EPEC有三个明显不同的毒力特征:第一，EHEC能够产生志贺毒素（Stx1和/或Stx2）对肾脏造成损伤从而引起溶血尿毒综合症，而EPEC不产生志贺毒素主要在发展中国家引起婴幼儿腹泻;其次，EHEC侵染大肠而EPEC侵染小肠;第三，少于100个EHEC就能够引起成年人疾病，而EPEC的侵染计量要高得多，大约108-1010CFU。目前，造成EHEC和EPEC致病性差异的相关机制还不完全清楚。　　大肠杆菌O157∶H7是典型的EHEC菌株，能够引起严重的人类疾病。大肠杆菌O55∶H7属于EPEC，其毒性较弱，主要在发展中国家引起婴幼儿腹泻。进化分析显示EHEC O157∶H7从一个低毒性的不产毒素的EPEC O55∶H7祖先进化而来。这一祖先含有LEE致病岛，能够通过诱导A/E损伤引起人类腹泻。其中的一个后代分支获得了编码志贺毒素的噬菌体片段和大的毒性质粒pO157，改变了O抗原类型（从O55到O157），同时丢掉了β-葡萄糖醛酸酶活性和发酵山梨醇的能力，通过这一系列连续的事件最终进化形成了今天的EHEC O157∶H7。虽然，EHEC O157∶H7和EPEC O55∶H7进化关系近，但两者之间的致病能力相差甚远。目前，EHEC O157∶H7和EPEC O55∶H7毒性差异的分子机制还不完全清楚。　　在本研究中，我们应用RNA-seq技术全面的分析了EHEC O157∶H7和EPECO55∶H7在吸附HeLa上皮细胞时基因表达变化图谱，鉴定出了表达变化趋势一致（都上调或下调）的基因和表达变化趋势不一致（在一株菌中上调，在另一株菌中下调或不变，反之亦然）的基因。根据RNA-seq结果，我们发现吸附上皮细胞之后，EHEC O157∶H7中的生物素合成基因表达水平都有明显升高，然而这些基因在EPEC O55∶H7没有明显变化。我们随后检测了生物素对EHEC O157∶H7和EPEC O55∶H7吸附能力和毒性基因表达的影响。高浓度的生物素抑制EHECO157∶H7吸附HeLa上皮细胞的能力和毒性基因表达，但对EPEC O55∶H7毒性基本没有影响。进一步的实验证实，生物素对EHEC O157∶H7吸附HeLa上皮细胞的能力和毒性基因表达的调节是通过birA基因介导的。为了探究BirA是通过直接方式还是间接方式调节E.coli O157∶H7毒性基因表达，我们应用ChIP-seq技术在EHEC O157∶H7 EDL933基因组上寻找可能的BirA结合位点。我们共找到了56个BirA结合位点，其中包括已知的位于bioA和bioB基因之间的bioO位点。根据ChIP-seq结果和随后的双缺失，以及毒性相关实验，我们证明BirA通过间接的方式调节EHEC O157∶H7毒性基因的表达，并且这一过程依赖于全局调控因子Fur。总结所有结果，我们提出了一条以生物素为信号的毒性调节通路，这一通路需要BirA和Fur调节蛋白的参与，在低生物素的大肠中允许激活毒力基因的表达从而增加EHEC吸附上皮细胞的能力;相反这些毒力基因在高生物素的小肠中表达受到抑制，因此有效的避免了EHEC吸附上皮细胞。我们的研究第一次发现细菌中普遍存在的BirA调节机制除了调节生物素的合成之外还参与调节其他的生物学过程，比如EHEC的毒性。EHEC通过这一毒性调节机制来识别其最佳的克隆位点，这对于EHEC进化成为大肠致病菌是至关重要的。我们还发现给小鼠喂食富含生物素的食物能够有效地降低EHEC在小鼠肠道中的吸附能力，因此生物素可以作为一种食品添加物用来预防和控制EHEC的感染。