Gac系统中gacS基因的缺失对东湖假单胞菌HYS毒性的影响

细菌致病因子是细菌毒性的重要部分。Gac系统是细菌的一种全局性调控系统,调控着细菌多种毒性因子的产生。在前期研究中,首次从武汉东湖水域分离得到一株具备高产铁载体能力的革兰氏阴性菌--东湖假单胞菌(Pseudomonas donghuensis)HYS菌株。为了探索Gac系统对于HYS毒性的影响,首先通过氨基酸序列Blast P比对以定位HYS中Gac系统Gac S蛋白的位置,经生物信息学分析,确定了HYS中存在Gac系统;再将来源于P.donghuensis HYS和铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)PAO1的gac S片段分别通过基因克隆回补至HYS的gac S基因敲除株Δgac S中,并将获得的菌株喂食秀丽隐杆线虫,通过比较线虫的生存数量和生存天数来判断菌株毒性的强弱。结果表明,Δgac S菌株毒性明显减弱,而2株回补菌株对线虫的毒性均有不同程度的恢复,说明HYS中的Gac系统参与了毒性调控途径,且P.aeruginosa PAO1的gac S片段也能在HYS中发挥一定的毒性调控作用。为了进一步探索Δgac S菌株的减毒特性是否与HYS中毒力因子的丧失有关,利用脱脂牛奶平板检测菌株胞外蛋白酶的活性,并利用泳动运动平板、群集运动平板、蹭行运动平板检测菌株的运动能力,同时还对脂多糖、氢氰酸等代谢产物进行了检测。结果表明,相比于HYS,Δgac S菌株的蛋白酶分泌完全消失,且3种运动能力相比HYS均显著下降(P<0.05)。此外,ΔgacS菌株的胞外脂多糖与氢氰酸的产量相比野生型HYS菌株也有不同程度的下降。而这些毒力因子表型在回补菌株Δgac S/p BBR2-gac SHYS中均可恢复至野生型水平,且回补PAO1的同源gac S基因甚至可在一定程度上回补gac S的正调控毒性物质的功能。研究表明,潜在的动物致病菌--P.donghuensis HYS通过Gac系统正调控产生毒性因子,从而发挥对秀丽隐杆线虫的致死效应,这为将来生物体抵御HYS感染提供了理论基础。

σFactor SigW/Anti-σFactor RsiW参与东湖假单胞菌HYS对秀丽隐杆线虫毒性作用

东湖假单胞菌HYS对秀丽隐杆线虫具有较强毒性,但机制尚不完全了解。本研究旨在探究东湖假单胞菌HYS中σ因子SigW与反σ因子RsiW在其对秀丽隐杆线虫毒性中的作用。通过对东湖假单胞菌HYS减毒突变株突变位点序列进行生物信息分析,构建目的基因敲除突变株,借助酵母双杂交、荧光定量PCR以及假单胞菌-秀丽隐杆线虫互作等研究方法进行相关基因蛋白功能验证。结果发现:(1)基因rsiW与东湖假单胞菌HYS菌株对秀丽隐杆线虫毒性相关;(2)RsiW与基因组上邻近的SigW(σ24)是一对σ因子与反σ因子,在蛋白水平存在互作;(3)RsiW与SigW互作参与东湖假单胞菌HYS对秀丽隐杆线虫毒性作用且存在一定的剂量效应,即SigW表达相对较强时,存在减毒效应。该研究发现一对σ因子与反σ因子(SigW/RsiW)参与东湖假单胞菌HYS对秀丽隐杆线虫的毒性作用,为深入探讨假单胞菌毒力因子调控机制提供了新线索和思路。

东湖假单胞菌HYS中的精氨酸琥珀酰转移酶途径缺失对秀丽隐杆线虫毒性的影响

【背景】东湖假单胞菌HYS是本实验室从武汉东湖水域中分离并鉴定的一株高产铁载体细菌,HYS菌株对秀丽隐杆线虫具有较强毒性。前期研究发现HYS中编码精氨酸琥珀酰转移酶基因(argS)的插入突变可导致其对线虫毒性明显减弱。【目的】探究argS基因功能及其如何参与细菌毒性,为后续深入研究HYS菌株的毒性机制提供理论依据。【方法】采用生物信息学比对、遗传分析和生理生化实验确认argS基因的生物学功能及其参与的精氨酸琥珀酰转移酶(arginine succinyltransferase,AST)途径与细菌毒性的关系。【结果】生物信息学比对结果显示argS编码精氨酸琥珀酰转移酶,其蛋白序列与铜绿假单胞菌中精氨酸琥珀酰转移酶β亚基具有高达88%的相似度;缺失argS导致菌株不能利用精氨酸作为唯一碳源进行生长;精氨酸脱羧酶(arginine decarboxylase,ADC)、精氨酸脱氢酶(argininedehydrogenase,ADH)以及精氨酸脱亚胺酶(argininedeiminase,ADI)途径中关键基因缺失菌株均可正常利用精氨酸作为唯一碳源,且对线虫并无明显毒性减弱现象;添加外源精氨酸导致菌株对线虫的减毒效果更加明显,且菌株产铁载体能力显著下降。【结论】东湖假单胞菌HYS中AST途径可以通过影响菌株铁载体合成来影响其对秀丽隐杆线虫的毒性,本研究为深入了解假单胞菌精氨酸代谢和致病性机制提供了新依据。