猪链球菌(Streptococcus suis, S. suis)是一种重要的细菌性猪病病原,其常给全球的养猪业造成巨大损失。当感染S. suis后,病猪通常会出现脑膜炎,关节炎,心内膜炎,以及败血症等症状。该菌按照血清型的不同,可分为33个血清型(1型-31型,33型和1/2型),其中猪链球菌血清型2型(Streptococcus suis serotype2, SS2)在世界范围内被广泛报道为最主要的致病性血清型。另外,S. suis也是一种重要的人畜共患病病原。从丹麦的第一例人感染猪链球菌病例开始,S. suis已经在全球至少20个国家造成超过700人感染。尽管猪链球菌已在全球引起了高度的关注,然而当前对其致病机理的研究还很有限。病原菌粘附到宿主细胞或组织表面以及其随后的侵入与扩散过程是病原菌致病的关键步骤。并且病原菌与宿主之间的相互作用参与着所有这些过程。因此,研究病原菌的致病机理也就是研究病原菌与宿主的相互作用过程。HP0197是本实验室在之前的研究中利用免疫蛋白质组学鉴定到了一个免疫原性蛋白,进一步研究发现它是一个毒力相关蛋白。但并不清楚其功能,本研究使用了结构生物学对该蛋白进行了结构和功能研究,力图通过对其功能的研究进-步阐明猪链球菌的致病机制,为相关防治技术的开发和应用打下理论基础。随着细菌抗生素耐药性问题日益严重,病原菌的耐药机制研究也受到重视。本研究对实验室之前分离的13株喹诺酮耐药猪链球菌菌株中的拓扑异构酶氨基酸序列突变进行了研究。主要研究成果如下：1.猪链球菌毒力相关蛋白HP0197与宿主细胞表面糖胺聚糖的互作研究HP0197蛋白是本实验室鉴定出的猪链球菌毒力相关蛋白,该蛋白没有任何同源蛋白,其生物学功能及其在细菌致病过程中的作用未知,因此我们试图通过解析HP0197的三维结构为其功能提供参考和依据。在蛋白结晶过程中,我们鉴定到HP0197蛋白N端的一个新型结构域,将其命名为18-kDa结构域。对18-kDa结构域和HP0197蛋白C端的G5结构域进行了蛋白结晶和结构解析。利用间接免疫荧光,我们发现HP0197蛋白能够粘附到HEp-2细胞的表面,而肝素等糖胺聚糖(GAGs)能够特异性抑制这种粘附,说明HP0197蛋白能够与细胞表面糖胺聚糖结合。接下来的研究发现HP0197的肝素结合结构域是18-kDa结构域,根据其结构信息预测并鉴定了其肝素结合位点,主要是18-kDa结构域表面的一些赖氨酸残基。进一步研究发现HP0197蛋白是猪链球菌的一种重要粘附因子,通过其18-kDa结构域与宿主细胞表面的糖胺聚糖的结合介导了细菌与宿主细胞的粘附。2.猪链球菌喹诺酮耐药性相关基因突变研究在本实验实验室之前分离的喹诺酮耐药猪链球菌菌株中,我们发现了它们的拓扑异构酶基因中出现了许多点突变,其中5个为出现的频率最高,这5个突变位点中的3个是首次被报道,推测其与喹诺酮耐药性有紧密关联。将这些突变分别克隆至多拷贝质粒,利用大肠杆菌作为模式菌株进行对这些突变进行了基因的显性测试(Dominant test),结果发现,为这些基因突变均能提高宿主菌对喹诺酮类抗生素的MIC值。这一结果说明,猪链球菌通过在抗生素的选择压力下产生的基因突变是其耐药性的机制之一。