發(fā)布時間：2018-04-16 09:33

  本文選題：豬鏈球菌 + msmK基因　； 參考：《華中農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：豬鏈球菌(Streptococcus suis)是具有莢膜的革蘭氏陽性球菌,通常定植于豬的上呼吸道,主要是鼻腔和扁桃體。根據(jù)莢膜抗原成分,可將豬鏈球菌分成33個血清型,其中2型豬鏈球菌(SS2)被認(rèn)為是毒力最強(qiáng)的血清型,是臨床上分離的主要血清型。豬鏈球菌可引起感染豬的敗血癥、腦膜炎、心內(nèi)膜炎、關(guān)節(jié)炎等癥狀,給養(yǎng)豬業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。同時,豬鏈球菌引起人的腦炎和中毒樣休克綜合癥,嚴(yán)重時導(dǎo)致死亡,威脅著人類的健康。對于病原菌來說,在宿主體內(nèi)獲取營養(yǎng)物質(zhì)是其生存和繁殖進(jìn)而損傷動物機(jī)體的前提。碳源的利用與病原菌的生存和致病性息息相關(guān)。碳源的獲取和利用影響SS2在宿主口咽腔的定植平衡態(tài),調(diào)控毒力因子的表達(dá),促進(jìn)致病進(jìn)程。一些碳源代謝相關(guān)的蛋白質(zhì)也是SS2的毒力因子。本研究對ATP酶MsmK在SS2的碳源轉(zhuǎn)運(yùn)、致病性以及細(xì)胞分裂三個方面的功能進(jìn)行了研究,主要研究結(jié)果如下:1、豬鏈球菌MsmK是多種碳水化合物ABC轉(zhuǎn)運(yùn)子的ATP酶所有異養(yǎng)型細(xì)菌必須從外界攝取營養(yǎng)物質(zhì),以保證其生命活動和生長繁殖。α-葡聚糖的利用對于維持SS2在感染的各個階段的生存、繁殖和毒力尤為重要。細(xì)菌轉(zhuǎn)運(yùn)碳水化合物的方式有兩種:磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)(PTS)和ABC轉(zhuǎn)運(yùn)子。關(guān)于α-葡聚糖降解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運(yùn)在豬鏈球菌中還缺乏研究。本實驗以SS2菌株SC-19為研究對象,分析比較了兩對ABC轉(zhuǎn)運(yùn)子msmEFG和malXCD基因簇在SC-19基因組中的位置,實驗證明了MsmEFG負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)棉籽糖和蜜二糖,而MalXCD負(fù)責(zé)α-葡聚糖降解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運(yùn)。在SC-19中,SSUSC84_1724編碼蛋白質(zhì)Msm K具有ATP酶活性。將MsmK缺失突變株用含不同碳源的人工培養(yǎng)基培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)突變株不能再利用棉籽糖、蜜二糖以及麥芽糊精。此外,MsmK在這些碳源中的表達(dá)水平明顯升高,說明MsmK屬于MsmEFG和MalXCD轉(zhuǎn)運(yùn)子的組分,其生理功能是為這兩個轉(zhuǎn)運(yùn)子水解ATP供能。2、MsmK促進(jìn)豬鏈球菌在小鼠體內(nèi)的定植α-葡聚糖的代謝與SS2侵入宿主的生理過程緊密關(guān)聯(lián),豬鏈球菌在宿主口咽腔以α-葡聚糖為主要碳源,α-葡聚糖代謝通路中的蛋白質(zhì)活躍表達(dá),粘附和侵入的毒力基因也隨之表達(dá)上調(diào),使豬鏈球菌侵入宿主上皮細(xì)胞或擴(kuò)散至軟組織。感染后期,受損組織和細(xì)胞釋放的糖原也是SS2可利用的碳源之一。本研究用野生株SC-19和msmK基因缺失株ΔmsmK進(jìn)行了小鼠致病性實驗,發(fā)現(xiàn)突變株的致死率下降。小鼠競爭性定植定植實驗表明,MsmK影響SS2在小鼠腦、肺、肝等組織中感染后期的定植,可能與突變株失去利用糖原的能力相關(guān)。體內(nèi)實驗和體外實驗都證明MsmK有助于增強(qiáng)豬鏈球菌在血液中的存活能力。突變株對全血?dú)�傷的敏感性更�?也更容易被吞噬細(xì)胞所吞噬。細(xì)菌應(yīng)激實驗表明,突變株對高滲和過氧化氫的耐受能力減弱,生物被膜的形成能力也明顯下降。本實驗證實了MsmK對豬鏈球菌的致病性有關(guān),進(jìn)一步證實了病原細(xì)菌的碳源利用與其致病性密切相關(guān)。3、MsmK影響豬鏈球菌細(xì)胞分裂過程研究致病性細(xì)菌的細(xì)胞分裂過程不僅讓我們更好的理解細(xì)菌的基礎(chǔ)生理過程,更是為開發(fā)新的抗菌藥物尋找潛在的目標(biāo)蛋白質(zhì)。細(xì)菌細(xì)胞分裂過程是開發(fā)新型抗菌藥物的良好靶點(diǎn),目前針對大腸桿菌和枯草芽孢桿菌為代表的桿菌的生長機(jī)制已研究的比較深入,但是對球菌(特別是鏈球菌)的細(xì)胞分裂機(jī)制了解甚少。本研究以豬鏈球菌細(xì)胞分裂骨架蛋白FtsZ為誘餌蛋白,利用細(xì)菌雙雜交篩選可與之互作的蛋白質(zhì)。實驗結(jié)果顯示,ABC轉(zhuǎn)運(yùn)子組分ATP酶Msm K可與FtsZ相互作用。MsmK可在體外促進(jìn)FtsZ多聚體的形成。和野生株SC-19標(biāo)準(zhǔn)的橢球形細(xì)胞形態(tài)相比,突變株ΔmsmK由于細(xì)菌的分裂面與細(xì)菌長軸方向不垂直,導(dǎo)致分裂后的細(xì)菌失去正常細(xì)胞形態(tài);而且缺失株中細(xì)胞分裂相關(guān)基因的表達(dá)量也發(fā)生了變化,預(yù)示著MsmK參與豬鏈球菌的細(xì)胞分裂過程。Msm K促進(jìn)和維持FtsZ多聚體的形成的具體機(jī)制還有待進(jìn)一步的研究。
[Abstract]:Streptococcus suis (Streptococcus suis) is a gram positive coccus with capsule, usually planted in the upper respiratory tract of pigs, mainly nasal and tonsils. According to capsular antigens, Streptococcus suis can be divided into 33 serotypes, including Streptococcus suis serotype 2 (SS2) is considered to be the most virulent serotype, is the main serotypes of clinical isolates. Streptococcus suis can cause sepsis, infection of pig meningitis, endocarditis, arthritis and other symptoms, caused huge economic losses to the pig industry. At the same time, people like poisoning caused by Streptococcus suis encephalitis and shock syndrome, leading to serious death threats to human health. The pathogenic bacteria, in vivo nutrients the material is the premise of survival and reproduction and damage the body of the animal. The carbon source and pathogen survival and pathogenicity are closely related. Obtaining carbon source and utilization effect of SS2 in the night The main planting equilibrium of oropharyngeal cavity, regulate the expression of virulence factors, promote the pathogenic process. Some virulence factors of carbon metabolism related protein is SS2. The research on the ATP enzyme MsmK in carbon source transport SS2, pathogenicity and cell division three functions are studied, the main results are as follows: 1 MsmK ATP, Streptococcus suis enzyme multiple carbohydrate ABC transporters all heterotrophic bacteria must be from outside the intake of nutrients, in order to guarantee the life activity and growth. Alpha glucan used to maintain SS2 at various stages of infection of survival, reproduction and virulence is particularly important. There are two kinds of bacteria: carbohydrate transport phosphotransferase system (PTS) and ABC transporters. A degradation product of alpha glucan transport is still lack of research. In this experiment in Streptococcus suis SS2 strain SC-19 as the research object, analysis and comparison of the two The position of the ABC transporter msmEFG and malXCD gene cluster in the genome of SC-19. The experiment proves that MsmEFG is responsible for the transport of raffinose and honey sugar two, while MalXCD is responsible for the degradation products of alpha glucan transport. In SC-19, SSUSC84_1724 Msm K ATP encoding protein with enzyme activity. The MsmK mutant strains with artificial medium different carbon source culture, found that mutant can no longer use cottonseed sugar, two honey sugar and maltodextrin. In addition, the expression level of MsmK in these carbon sources were significantly increased, indicating that MsmK belongs to the MsmEFG and MalXCD transporter component, its physiological function is the two transporter for hydrolysis of ATP.2. MsmK promotes the metabolism and physiological process of Streptococcus suis in mice SS2 colonization of alpha glucan invades the host is closely related to, Streptococcus suis in host oropharyngeal cavity with alpha glucan as the main carbon source, the protein alpha glucan metabolic pathways in living Step expression, adhesion and invasion of virulence genes are also up-regulated, the Streptococcus suis invade host epithelial cells or spread to the soft tissue. One of the later stage of infection, impaired release of tissue and cell glycogen is SS2 available carbon source. This study used the SC-19 and msmK genes of wild-type mice were lack of pathogenic strains was lost msmK, found that the mutant death rate decreased. The competitive colonization experiment showed that mice colonized effects of SS2 in mouse brain, MsmK, lung, liver and other tissues in late infection and colonization, may lose the ability to use mutant glycogen. In vivo experiments and in vitro experiments have proved that MsmK is helpful to the enhancement of Streptococcus suis in blood the survival ability of the mutant. The sensitivity of blood kill more, are more likely to be engulfed by phagocytes. Show that bacterial mutant to hyperosmotic stress test, and hydrogen peroxide tolerance ability is abate, life is The film forming ability also decreased significantly. This experiment confirmed that the pathogenic MsmK of Streptococcus suis, further confirmed the pathogenic bacteria using carbon source and its pathogenicity is closely related to.3, MsmK influence the process of cell division of Streptococcus suis pathogenic bacteria cell division process not only let us better understand the physiological basis of bacteria, and more to find the target protein potential for the development of new antimicrobial agents. The process of bacterial cell division is a good target for development of new antimicrobial drugs, have been studied for the growth mechanism of Escherichia coli and Bacillus subtilis as the representative bacteria more thorough, but for aureus (especially Streptococcus) cell division mechanism is poorly understood. This study on Streptococcus suis cell division skeleton protein FtsZ as a bait protein, screening the interaction with the protein using bacterial two hybrid experiment results show. , ABC transporter component ATP enzyme Msm K interacts with FtsZ in vitro.MsmK can promote the formation of FtsZ multimers. Compared with ellipsoidal cell morphology and wild strain SC-19, the mutant msmK due to bacterial surface bacteria and the direction of the long axis is not perpendicular to the division of bacteria to normal cells the expression of mutant forms; and cell division related genes have also changed, the formation of the specific mechanism indicates that MsmK is involved in the process of cell division.Msm of Streptococcus suis K to promote and maintain the FtsZ multimer remains to be further studied.

【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S858.28

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