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表皮葡萄球菌luxSIAI-2数量阈值感应系统对其生物膜和毒力的影响
表皮葡萄球菌是引起医院内生物材料相关性感染的重要致病菌。主要通过在体内留置物这类医学材料表面形成生物膜致病。生物膜是细菌不可逆的粘附到物质表面,并形成被自身分泌的胞外多聚物包裹的多层细胞群的结构。研究生物膜的调控饥理,不仅有助于进一步理解表皮葡萄球菌的致病机理,而且也为预防和治疗表皮葡萄球菌引起的生物材料相关感染提供理论依据。
数量阈值感应系统是细菌根据细胞密度调控基因表达的一种机制。以Al-2为信号分子的非种属特异的数量阈值感应系统在许多致病菌中生物膜形成的过程中起重要作用。LuxS是合成AI-2所必须的酶,因此我们构建了表皮葡萄球菌一生物膜阳性的临床菌株的△luxS突变株,并证明luxS在表皮葡萄球菌中有合成AI-2的活性。该突变株能明显增加生物膜的形成,在动物插管感染模型中也显现出更强的毒力。基因互补和外源性AI-2的互补实验都使突变株恢复野生株的生物膜表型,从而证明了luxS基因抑制生物膜形成的确是通过基于AI-2分泌的信号通路。突变株在粘附这一步并没有表现出和野生株明显的区别,而多糖粘附素(PolysaccharideIntemellularAdhesion,PIA)的产量却高得多,因此,后者可能是其生物膜增强的主要原因。在分子水平上,ica,atlE和aap的表达在突变株也都有所上调,可能从更深的层面揭示了生物膜增强的原因。
本研究系统地研究了表皮葡萄球菌中的luxS/AI-2数量阈值感应系统对生物膜的调控作用,发现该系统在表皮葡萄球菌中显示出与在其他细菌中不同的作用。