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目的:幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,Hp)是目前证实唯一能在人体胃内长期存活的细菌,是导致慢性胃炎、消化性胃溃疡等疾病的主要发病原因,也是胃腺癌以及胃黏膜相关性淋巴组织(MALT)淋巴瘤的高危因素。Hp在复杂的微环境中可依靠其独特的生理特性维持其生存、产生毒力和致病作用,这和感应微环境或从微环境中吸收和转运营养等物质密不可分。ABC转运系统(ATP-binding cassette systems)或称为ABC转运体(ATP-binding cassette transporters)的周质结合蛋白(PBP)是底物进入胞内的关键环节,负责转运底物的特异性结合。本文重点探讨属于其中之一的HP0818对Hp毒力相关基因表达的影响。生物信息学分析提示hp0818(proWX)编码的蛋白可能具有渗透保护作用。当外界环境渗透压升高时,细菌为了对抗胞内水的大量丢失,会积聚相容性溶质(如糖类、醇类、氨基酸及其衍生物、左旋肉碱等),以适应高渗透压的环境。因而推测ProWX可能对Hp在特定状态下的生存和毒力基因表达有非常重要的作用。本文将围绕ProWX对Hp毒力相关基因表达影响的方面进行探讨,以期对Hp生理特性、致病机制提供新见解和药物靶点寻找提供新思路。方法:1、构建Hp26695 proWX基因敲除株Hp26695ΔproWX根据NCBI Hp26695全基因组序列,设计引物扩增出proWX基因上下游片段和卡那霉素抗性基因(kanaR)通过不依赖于连接反应克隆(ligation–independent cloning,LIC)法将三个片段克隆至p BluescriptⅡSK(-)线性化载体片段,构建出重组敲除质粒p BluescriptⅡSK(-)ΔproWX。将重组质粒通过电击转化至Hp26695中,通过含卡那霉素血平板筛选阳性克隆,随机挑选若干个阳性克隆并扩菌培养后提取基因组作PCR验证。2、proWX基因的生物信息学分析通过NCBI子搜索框Gene键入HP0818并通过蛋白保守结构域检索工具(NCBI conserved domain search)对ProWX功能结构域进行比对检索。利用NCBI Smart BLAST同源性检索分析并通过COBALT生成系统发生树。3、proWX基因参与Hp耐受盐胁迫将Hp26695和Hp26695ΔproWX分别致密划线在普通血平板,置于微需氧环境培养2~3天,观察细菌的生长速度和菌落形态。而后设置0.5%(标准Brucella培养基)、1%、1.5%、2%四个盐浓度的Brucella培养基,摇菌培养,进一步观察细菌生长状况。qRT-PCR检测Hp26695 ProWX盐刺激下转录水平表达。4、proWX对Hp相关毒力及致炎和粘附影响通过转录组学研究,并通过qRT-PCR进一步验证相关基因表达,Western blot检测Cag A表达。Hp26695和Hp26695ΔproWX分别感染AGS细胞后,通过qRT-PCR检测AGS细胞IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α表达,ELISA法检测IL-8表达。通过将Hp26695和Hp26695ΔproWX分别感染AGS细胞,洗去浮游的Hp后,提取细菌细胞总RNA,检测总RNA中Hp 16S r RNA和AGS细胞GAPDH表达量以比较Hp26695和Hp26695ΔproWX对AGS细胞的粘附量。结果:1、成功构建幽门螺杆菌Hp26695 proWX敲除菌株Hp26695ΔproWX。2、生物信息学分析提示hp0818基因可能编码“渗透保护剂ABC转运体透酶/底物结合蛋白ProWX”,在高渗环境下在胞内积聚渗透保护剂(如糖类、醇类、氨基酸及其衍生物、左旋肉碱等)以对抗水的丢失。3、Hp26695ΔproWX在普通哥伦比亚血平板生长良好,生长速度和菌落形态并未发生明显改变,表明盐浓度正常的培养基中proWX不是Hp生长所必需的基因。当设置0.5%(标准Brucella培养基)、1%、1.5%、2%四个盐浓度的Brucella培养基时,可以观察到与Hp26695组相比,在盐浓度为1.5%和2%时,Hp26695ΔproWX组生长明显受到抑制;同时qRT-PCR检测显示ProWX随着盐浓度增高而表达增高,这提示ProWX可能参与Hp耐受盐浓度升高的胁迫。4、转录组学分析显示,与Hp26695相比,在Hp26695ΔproWX中,有138个基因显著上调,113个基因显著下调。在上调的基因中包括四型分泌系统(T4SS)上的所有基因以及大部分和鞭毛合成相关的基因,而Hp的重要毒力效应蛋白Cag A为下调基因。在黏附相关基因中,Alp A、Alp B、Hop Q、Lab A下调较为明显。qRT-PCR验证Cag A表达下降,T4SS相关基因表达上调,鞭毛合成相关基因大部分上调;Western blot数据显示在蛋白水平Cag A表达量显著下降。表明ProWX可上调Hp Cag A的表达,抑制T4SS相关基因表达,并可抑制Hp大多数鞭毛相关基因表达。5、Hp26695和Hp26695ΔproWX分别感染AGS细胞,与Hp26695相比,Hp26695ΔproWX感染的细胞IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α的表达均呈不同程度下调;ELISA法检测IL-8表达与qRT-PCR结果基本一致。与Hp26695相比,Hp26695ΔproWX对AGS细胞粘附显著下降,具体机制有待进一步研究。结论:1、ProWX参与Hp耐受盐胁迫。2、ProWX促进Hp Cag A的表达,抑制T4SS相关基因和大多数鞭毛相关基因表达。3、ProWX与Hp黏附和致炎相关,敲除ProWX后可显著降低Hp对AGS细胞黏附水平和相关炎症因子表达。