副猪嗜血杆菌opsX、rfaF和waaQ基因缺失株生物学特性的研究

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副猪嗜血杆菌(Haemophilus parasuis,HPS)能引起以纤维素性多发性浆膜炎、关节炎和脑膜炎为特征的格拉泽氏病(Glāsser’s)。随着养猪业的发展,副猪嗜血杆菌的感染已经成为断奶仔猪和健康猪群的一个重大威胁。副猪嗜血杆菌的脂寡糖能够和它全菌激发的抗体结合,并能够部分介导副猪嗜血杆菌的粘附作用和炎症反应。但是脂寡糖的研究还有待继续。脂寡糖通常由类脂A(LipidA),辛酮糖酸(Kdo),庚糖(Hep)和其他单糖组成。其中LipidA和Kdo的缺失对细菌来说是致死的,因此本文选取内部核心多糖的庚糖进行研究。首先对编码庚糖的基因opsX,rfaF和waaQ进行了同源性和遗传多样性分析,然后通过分别对SC096这三个基因的缺失来研究脂寡糖的三个庚糖在副猪嗜血杆菌致病中的作用。以期为副猪嗜血杆菌致病因子和致病机制的研究奠定基础。具体研究成果如下:  本研究对编码三个庚糖基转移酶的基因opsX、rfaF和waaQ在15个血清型参考菌株和在4、5和13型分离菌株中的同源性和进化关系进行分析。结果表明opsX,rfaF和waaQ基因在15个血清型参考菌株和分离株中普遍存在,基因序列长度分别是1023 bp,1053 bp和1041 bp,编码340,351和346个氨基酸组成的多肽。通过序列的同源性比对发现在15个血清型参考菌株中它们的同源性都在90%以上,属于比较保守的基因。通过和巴斯德菌科巴氏杆菌、胸膜肺炎放线杆菌、溶血性曼氏杆菌、杜克雷嗜血杆菌、流感嗜血杆菌的基因序列比对发现,副猪嗜血杆菌这三个基因和这些细菌的同源性大部分都在60%以上,这三个基因可能在这些菌株中行使着同样的功能。  本研究将有卡那霉素抗性标签的重组质粒自然转化到野生型菌株SC096中,成功获得了△opsX、△rfaF和△waaQ缺失菌株。互补菌株的构建是将opsX、rfaF和waaQ基因和红霉素抗性标签插回到基因组的非编码区。成功获得了△opsX-c、△rfaF-c和△waaQ-c互补菌株。本研究对opsX、rfaF和waaQ基因缺失株的生长情况进行了监测,发现只有opsX基因缺失株的生长速度稍有下降,互补菌株恢复到野生型水平。其他两个菌株的生长速度无明显的变化。  为了观察缺失后脂寡糖糖型的变化,将抽提的脂寡糖进行SDS-PAGE和银染观察。结果表明△opsX和△rfaF缺失菌株的脂寡糖在蛋白胶上的泳动速度明显快于野生菌株,而△waaQ缺失株的泳动速度和野生菌株的相似。这表明△opsX和△rfaF缺失菌株都有明显缩短的脂寡糖结构。可以推测庚糖I和庚糖II缺失菌株具有大程度的脂寡糖的缺失结构Kdo-LipidA和Hep-Kdo-LipidA,而庚糖ni位于脂寡糖的侧链上。  本文研究了△opsX、△rfaF和△waaQ缺失株对血清中补体和多粘菌素B敏感性。结果发现对比野生菌株SC096,这三个缺失株对50%和90%的猪血清和兔血清的敏感性有明显的上升。以△opsX和△rfaF缺失菌株尤为明显。这表明了这三个庚糖,尤其是庚糖Ⅰ和庚糖Ⅱ,参与了副猪嗜血杆菌的抗血清杀伤作用。而对多粘菌素B的MIC检测发现,这三个菌株对多粘菌素B的敏感性也有明显的上升。这表明这三个庚糖也和抗菌肽的杀伤作用有关。由此可以推测副猪嗜血杆菌的庚糖Ⅰ、庚糖Ⅱ和庚糖Ⅲ在抵抗宿主的先天性防御中发挥着重要的作用。  粘附和入侵细胞是副猪嗜血杆菌致病的重要机制。本研究测定△opsX、△rfaF和△waaQ缺失菌株对猪肾细胞(PK-15)和猪脐带微血管内皮细胞(PUVEC)的粘附和入侵能力。结果表明△opsX、△rfaF缺失菌株的粘附和入侵能力有显著地下降,而△waaQ缺失菌株的粘附入侵能力没有明显的变化。这可能和脂寡糖的结构相关,有明显脂寡糖结构缩短的菌株的粘附入侵能力有显著地下降,脂寡糖糖链的长度可能影响了副猪嗜血杆菌的粘附入侵能力。
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