猪链球菌deoR基因缺失株的构建和生物学特性的研究

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猪链球菌病(Streptococcus suis)是一种重要的动物传染病,它给全球养猪业带来了巨大的经济损失,同时还给人类的生命安全造成了极大的威胁。猪链球菌在感染宿主的过程中,可以根据宿主多变的体内环境来调节相关基因的表达,从而提高其在宿主体内定殖的能力。其中,细菌应对动态环境的一个重要机制就是转录调控因子。DeoR(Deoxyribonucleoside operon Repressor)蛋白家族是一种调控因子,其存在于很多细菌体内。鉴于DeoR调控因子对其他细菌的调控功能,预测它可能对猪链球菌的糖代谢以及致病性有一定的调控作用。但目前关于猪链球菌DeoR的调控机制鲜有报道,因此研究其在猪链球菌体内的调控作用具有重要的意义。具体研究内容如下:1.猪链球菌的分离鉴定、毒力基因以及耐药性分析本研究采集临床发病猪的心包积液,无菌接种于5%的兔血平板,对疑似菌落进行纯化培养、革兰氏染色镜检、菌液PCR鉴定、16S r RNA测序鉴定、药敏试验、血清型鉴定和毒力基因鉴定。结果显示,我们成功分离猪链球菌2型菌株,命名为SS21-1。该分离株具有gapdh+/orf2+/fbps+/mrp+/sly/epf+6个毒力基因。药敏试验表明该菌株对头孢呋辛、头孢曲松、头孢噻肟、氧氟沙星、诺氟沙星、四环素、氨苄西林、青霉素、庆大霉素敏感;对林可霉素、卡那霉素、红霉素耐药。16S r RNA序列结果分析显示,该菌株与Gen Bank中的菌株P1/7、05ZYH33、98HAH33同源性较高且属于同一个进化分支Ⅰ群。2、猪链球菌2型deoR基因的生物学信息分析由于deoR基因在SS中广泛存在并高度保守,因此运用相关生物分子信息学网站对该菌转录调控因子DeoR进行蛋白序列同源性检索、功能结构域检索、信号肽预测和跨膜区预测。结果显示,deoR基因编码247个氨基酸,分子量为27.9 k Da;N-末端具有螺旋-转角-螺旋(helix-turn-helix,HTH)基序的小DNA结合结构域。DeoR蛋白可能在细胞质中,无跨膜区,不编码信号肽;DeoR家族转录蛋白的等电点(pl)为6.24。3、猪链球菌deoR基因缺失株的构建以及生物学特性的研究本研究进一步以SS21-1为研究对象,通过用同源重组技术成功构建deoR基因缺失株SS21-1△deoR。随后对缺失株的生物学特性及对小鼠的致病性与亲本株进行了比较。结果显示,缺失株与野生株的菌落形态和溶血特性差异不显著;缺失株在对数期生长速率高于野生株,在稳定期低于野生株;野生株与缺失株对糖的利用率试验中,两菌株均可在葡萄糖、蔗糖以及棉子糖中生长,在葡萄糖和棉子糖作为唯一糖原的情况下,缺失株的生长速率降低,两菌株的OD600差异不显著,在蔗糖作为唯一糖原的情况下,缺失株的生长速率以及OD600显著下降;野生株对多西环素中度敏感,缺失型对多西环素敏感;缺失株的致病性高于野生株;缺失株的抗吞噬能力、全血存活率、在小鼠体内的定殖能力均优于野生型。因此,deoR基因既可以调控糖代谢,也可以增强细菌在血液以及组织器官中的存活能力,进而增强链球菌2型对小鼠的感染能力。此外,deoR基因的缺失可以让RAW264.7细胞更难清除猪链球菌2型,这也进一步佐证deoR基因可以调控猪链球菌2型相关毒力基因,从而调控其致病性。综上,本试验首先分离并鉴定一株猪链球菌2型菌株SS21-1,通过对该菌deoR基因的生物学信息分析及其缺失株的构建,进一步明确deoR基因对猪链球菌的糖代谢以及致病性相关毒力基因存在一定程度的调控作用。上述研究结果为深入探索猪链球菌2型的致病机制奠定了理论基础。
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