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鸭疫里默氏菌(Riemerella anatipestifer,RA)是严重危害养鸭业的重要病原,我们在开展RA CH-1株基因组功能注释时,发现编码B739-1124和B739-1125蛋白的基因具有多糖输出蛋白(wza)和多糖共聚酶蛋白(wzc)基因的生物信息学特性,为探究RA wza和RA wzc基因功能,我们通过基因缺失等方法开展系列研究,主要内容和结果如下:1.鸭疫里默氏菌wza及wzc基因缺失株的构建及生物学特性测定通过同源重组构建RA CH-1株的wza基因缺失(RA CH-1Δwza)株、wzc基因缺失(RA CH-1Δwzc)株、wza和wzc双基因缺失(RA CH-1Δwzac)株及对应的缺失回补株(cRA CH-1Δwza株、cRA CH-1Δwzc株),对wza及wzc基因缺失后RA的生物学特性检测,结果表明:(1)RA在TSA固体培养基生长形成的菌落由起隆、表面湿润、有光泽菌落变为扁平、表面粗糙菌落,且菌落直径变小,菌落黏液化特性消失;(2)印度墨汁染色结果显示,荚膜结构不完整或未能形成荚膜;(3)透射电镜下,可观察到荚膜变薄甚至消失;(4)生长繁殖的速度减缓,进入各生长周期的时间均往后推延2 h左右;(5)经过蛋白酶K处理、SDS-PAGE电泳及银染等方法鉴定,wza、wzc参与RA的荚膜多糖(CPS)合成而不是脂多糖(LPS)的合成;(6)Percoll密度梯度离心证实其浮力密度增强;(7)抗干燥、抗氧化(H2O2)能力显著降低。相应的回补株能够使缺失株的以上生物学特性得以恢复至野生株(RA CH-1)水平或接近野生株水平。2.wza及wzc基因缺失对鸭疫里默氏菌表面性质的影响细菌表面疏水性与自动聚集能力是影响细菌菌体黏附力的重要因素,其中荚膜是位于菌体表面的物质,是决定细菌表面疏水与自动聚集能力强弱的因素之一。为探究wza或wzc基因缺失对RA表面性质的影响,采用碳氢化合物黏着法测定了表面疏水性、沉降法测定自凝集能力、试管和96孔板培养后结晶紫染色进行生物膜定性和定量测定。结果表明:(1)RA CH-1Δwza株的表面疏水性(26.10%)及RA CH-1Δwzc株的表面疏水性(27.59%)较RA CH-1株的表面疏水性(14.36%)显著提高(p<0.001),表明wza或wzc基因的缺失影响了具有很好的亲水性的荚膜多糖的输出,从而导致表面疏水性的增强;(2)经过12 h沉降,RA CH-1Δwza株及RA CH-1Δwzc株的OD600值分别为0.20和0.21,而RA CH-1株OD600值为0.90,表明wza或wzc基因缺失后自动凝集能力显著提高(p<0.001);(3)试管和96孔板气液交界的培养物,wza、wzc和wzac基因缺失株经过结晶紫染色后能够清楚地观察到形成的生物膜,而野生株、回补株无明显生物膜形成,测定OD595值分析表明wza或wzc基因缺失后RA的生物膜形成能力显著增强(p<0.001)。3.wza或wzc基因缺失对RA致病力的影响细胞黏附与入侵能力、半数致死量(LD50)、致感染宿主发病及组织损伤和病变的能力等,是判定细菌致病力的重要指标。对wza、wzc和wzac基因缺失后RA的这些指标检测结果表明:(1)对Vero细胞的黏附细菌数、入侵细菌数均显著(p<0.001)高于野生株,表明黏附和入侵能力增强:(2)感染7日龄雏鸭后,RA CH-1Δwza株(LD50为1.99×10100 CFU)及RA CH-1Δwzc株LD50为1.26×10100 CFU),分别较野生株(LD50为7.94×107 CFU)毒力分别下降250倍和159倍;(3)感染7日龄雏鸭后1d、3d和5d的血液中均分离不到相应缺失株,而野生株的血液载菌量达到106-108 CFU/mL;(4)感染7日龄雏鸭,野生株感染后的雏鸭的肝索结构紊乱、肝细胞坏死、肿胀、细胞核浓缩,并出现弥漫性脂肪变性,心脏心外膜增厚水肿、表面有纤维素渗出物,脑实质内血管明显扩张充血、其间可见炎性细胞弥散性浸润、血管周围可见淋巴细胞和胶质细胞形成的“管套”现象,而各缺失株感染后的雏鸭的肝、脑、心脏组织病变不明显,表明对雏鸭致致病变能力显著下降;(5)在50%正常鸭血清中不能存活。当wza、wzc基因回补后,以上特性可恢复至野生株水平。因此,wza和wzc基因缺失后,RA对Vero细胞的黏附与入侵的能力均显著增强,但感染鸭后更容易被宿主介导的补体杀伤,对宿主鸭的致病能力减弱。4.Wzc蛋白的酪氨酸磷酸化及Wzc与Wza互作初探构建的截短pET-28a(+)-Wzc E521-F765和pET-28a(+)-Wzc E521-F790表达质粒分别转入至转化到表达宿主菌E.coli BL21(DE3)后,结果证实均为可溶性表达。其中,Wzc E521-F765为不含C端酪氨酸富集区的片段,不能被特异性磷酸化酪氨酸单克隆抗体4G10所识别;Wzc E521-F790为含有C端酪氨酸富集区的片段,能被特异性磷酸化酪氨酸单克隆抗体4G10所识别,因此,Wzc磷酸化位点均位于C端酪氨酸富集区域。化学交联法证实,Wza和Wzc能发生相互作用。综上:RA wza及wzc基因缺失影响了荚膜的输出和细菌的生长,导致表面疏水性、自凝集能力、生物膜形成能力增强,降低了致病性,Wzc蛋白C端酪氨酸富集区域是主要的磷酸化位点,Wzc与Wza发生相互作用参与荚膜多糖的合成与输出。