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铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa),又名绿脓杆菌,属革兰氏阴性杆菌,是一种重要的条件致病菌,它能在机体腔道、各种组织及体内留置的生物医学材料的表面形成生物被膜,从而导致顽固性感染。鞭毛介导的泳动和Ⅳ型菌毛介导的蹭动在被膜形成的早期起重要作用,这两种运动能力丧失的突变子,不能正常形成生物被膜。
本文以一株临床分离的铜绿假单胞菌PA68做受体菌,应用Mu转座复合物技术从反向遗传学的角度对鞭毛和Ⅳ型菌毛运动的相关基因进行研究。在现有技术条件下,对Mu转座复合物的电转化条件进行了进一步的优化,并从600个Mu插入的突变子中共筛选出泳动能力丧失或减弱的突变子4株,蹭动能力丧失或减弱的突变子3株,蜂群运动能力丧失或减弱的突变子4株。其中突变子Y46丧失了泳动运动能力的同时,蹭动能力也发生了减弱;突变子Y41丧失了蹭动能力,同时泳动能力减弱。经过基因克隆、核苷酸测序、GenbankBLAST对比确定了Mu转座子插入基因组的确切位置。结果显示在Y46和Y41两个突变子中,Mu转座子分别插入到PA1550及PA0413两个基因中。其中PA1550为Ⅳ类基因,PA0413为Ⅲ类基因。选择Ⅳ类基因PA1550进行反向互补实验对其功能进行分析。结果表明,携带有完整PA1550基因的质粒pDN-1550并未使突变子Y46的泳动能力及蹭动能力恢复,推测PA1550基因的编码产物可能要与特定的因子协同作用才能使菌体产生运动能力。
鞭毛的运动方向受趋化作用系统控制,趋化作用系统的应答调节蛋白CheY(responseregulator)直接作用于鞭毛的动力开关。PA0174是铜绿假单胞菌趋化作用系统Cluster4中的一个组分,并且与PA0171在空间结构上具有高度相似性,而PA0171已经证明与鞭毛的合成具有密切关系。针对这一点,本实验通过交换重组的方法对PA0174进行基因失活,并对失活后的菌株PA0174-Gmr进行了蜂群运动和泳动能力的检测,结果表明PA0174的失活使铜绿假单胞菌的鞭毛的泳动能力明显减弱。