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细菌中存在着多种信号转导通路,使细菌能够应对不同的环境变化和压力刺激。其中,二元信号系统是一种非常重要的细菌感应环境信号并做出响应的元件。二元信号系统通常包括两个部分：一个是感应元件,用于感应各种不同的环境刺激；一个是效应元件,用于调控基因的表达,以应对刺激。二元信号系统广泛存在于各种细菌中,感应的信号刺激各种各样,对细菌的生理调控起到了非常重要的作用。群体感应现象是一种细菌感应细菌群落密度,并在达到一定菌群密度后改变一系列基因的表达水平以改变自身生存状态的一种现象。群体感应现象的发现使人们认识到细菌并非完全独立的个体,而是存在着细菌之间信息的交流。群体感应系统作为在细菌中普遍存在的一种信号通路,它调控着细菌的各种生理功能,用于协调细菌在低菌群密度下和高菌群密度下不同的生存模式。金黄色葡萄球菌是一种常见的机会致病细菌,广泛分布于各种环境以及寄生于人体中。当遇到人体免疫力低下,有外伤,误食污染金葡菌的食物或者手术时,金葡菌可能会引起各种疾病。金葡菌能够引起脓肿,菌血症,脊髓炎,心内膜炎等多种疾病,严重时能够使人死亡。由于人们大量使用抗生素治疗金葡菌感染,导致耐药金葡菌不断出现并流行,传统的抗生素越来越难以应对金葡菌感染。金葡菌根据环境的变化严格调控各种致病因子的表达。本文针对金葡菌的信号传递通路进行研究,希望揭示金葡菌对致病相关的各种生理表型的新调控机制,完善金葡菌的调控网络,找到治疗金葡菌感染的新突破口。本文的研究内容主要有两个方面,1.金葡菌中二元信号系统的功能解析金葡菌中共有16个二元信号系统,大部分己被解析功能,但其中有几个目前仍然功能未知。我们将这几个功能未知的二元信号系统用同源重组替换的方法进行基因敲除,并比较它们与野生型之间基因表达谱的差异,再通过一系列的表型实验分析它们可能的调控靶点,最后利用凝胶阻滞分析实验检验二元信号系统的直接调控靶点。通过上述的实验方案,我们发现金葡菌NCTC8325的二元信号系统SAOUHSC00184-185能够感应细胞外葡萄糖-6-磷酸并激活一个葡萄糖-6-磷酸的转运体UhpT将葡萄糖-6-磷酸运到细胞内作为碳源利用。在以葡萄糖-6-磷酸为主要碳源的培养基中,敲除该二元信号系统,金葡菌的生长受到明显的抑制。外源添加葡萄糖-6-磷酸能够诱导UhpT表达,但敲除该二元信号系统后诱导现象消失。凝胶阻滞实验证实该二元信号系统能够直接结合uhpT启动子。这些实验说明该二元信号系统是金葡菌利用葡萄糖-6-磷酸的重要调控因子,我们将其命名为UhpAB。另外,我们发现另一个二元信号系统AirSR与金葡菌的细胞壁代谢存在着联系。将AirSR敲除后,有20多个与细胞壁代谢相关的基因的表达水平下调。其中包括细胞壁合成相关的基因pbpl, ddl,细胞壁水解酶lytM,荚膜多糖合成基因cap。凝胶阻滞分析实验证实,AirR能够结合这些基因的启动子。由于细胞壁代谢水平的降低,敲除株对万古霉素变得更加敏感,自溶水平减弱。这些实验说明AirSR可能是调控细胞壁代谢的一个全局调控因子。2.金葡菌AI-2群体感应系统AI-2受体分子研究AI-2分子由LuxS合成,而luxS基因存在于很多细菌中,因此AI-2分子也存在于很多细菌中。AI-2群体感应系统被认为是一种在不同细菌之间传递信息的方式。我们在前期的研究中发现金葡菌中的LuxS/AI-2系统能够调控金葡菌的生物膜形成,荚膜多糖合成甚至抗生素的耐药性,证明在金葡菌中LuxS/AI-2也是有功能的。随后我们希望寻找到AI-2分子的受体,能够完善这条信号通路。我们对疑似AI-2分子受体SaaR进行了各种体外与AI-2结合的实验,但是并没有发现SaaR能够结合AI-2分子。不过,通过基因敲除及生物膜相关实验,我们发现SaaR确实处于LuxS/AI-2系统调控PIA依赖的生物膜形成的信号通路下游。但AI-2分子与SaaR之间的中间环节仍有待进一步研究。通过上述的研究,我们对金葡菌的信号调控网络有了更深的认识。特别是填补了二元信号系统的功能研究中目前未知的部分。对于金葡菌的LuxS/AI-2系统,我们对其调控通路有了进一步的认识,但是AI-2分子的受体需要进一步研究。