研究背景鼠疫是一种自然疫源性疾病,其病原菌是鼠疫耶尔森氏菌(以下简称鼠疫菌)鼠疫菌共含有3个质粒,即pCD1、pMT1和pPCP1,pCD1质粒为鼠疫菌和假结核耶尔森氏菌所共有,pMT1与pPCP1质粒则是鼠疫菌在进化过程中外源性获得的,为鼠疫菌所特有,与鼠疫菌的致病性密切相关。细菌中除了蛋白类的调控因子之外,还存在许多发挥调控作用的非编码RNA(non-coding RNA),在细菌中也称作小RNA(small RNA,小 RNA)。小RNA作为调节子,可参与细菌内铁代谢、糖代谢、群体感应、外膜蛋白合成、毒力等生理功能的调控,对原核生物生理和毒力发挥着重要的调节作用。本研究利用高通量测序技术对在不同条件下生长的鼠疫菌提取它的总RNA进行转录组测序,新发现了104个小RNA,其中包括pMT1与pPCP1质粒上的多个小RNA,而这两个质粒又是鼠疫菌在进化过程中获得的,因此验证pMT1与pPCP1质粒上小RNA的功能是鼠疫菌致病机制研究的重要组成部分。本研究旨在利用Northern blot验证新发现的小RNA,并构建小RNA的基因缺失株,通过一系列的表型筛选实验,初步探究了小RNA对鼠疫菌生存能力和致病能力的影响。结果与讨论：(1) 利用Northern blot实验方法共确定了10个小RNA的存在,分别为sRl8、sR3425、sR3457、sR3461、sR3446、sR3411、sR4338、sR4340、sR6142和sR6143,又对本次确定的小RNA和前期验证的部分小RNA做了大小和Hfq依赖性的验证。验证大小的小RNA有sR16、sR271、sR82、sR138、sR524、sR503、sR3446、sR3457、sR3461、sR4338、sR4340、sR6142、sR6143、sR18和sR3411共15个,这些小RNA的大小基本和预测结果一致。sR16、sR4338、sR82、sR138和sR510在野生株的表达量高于Hfq突变株,因此这些小RNA的稳定表达依赖于Hfq蛋白,sR271、sR363、sR524、sR3461、sR18和sR3411在野生株中和Hfq突变株中的表达量几乎一样,且sR503和sR147在野生株中的表达量低于突变株,这些小RNA的稳定表达不依赖于Hfq蛋白。(2)采用基于λRed重组系统的基因突变技术,共成功构建了16株小RNA缺失株分别是ΔsR4338、ΔsR4339、ΔsR4340、ΔsR3457、ΔsR3446、ΔsR6143、ΔsR378、ΔsR3383、ΔsR3440、ΔsR18、ΔsR6094、ΔsR3411、ΔsR6106、ΔsR6097、ΔsR3425和ΔsR3438。同时在缺失株的基础上成功构建了一株过表达株,即pBAD-sR3383。(3)利用表型和毒力实验,验证这些小RNA对鼠疫菌的生理和毒力的调控关系。在生物膜形成方而,sR3446缺失后,鼠疫菌的菌落表而比野生株光滑,因此sR3446可能正调控鼠疫菌生物膜的形成。当sR3425、sR3383、sR3457和sR6143缺失后,鼠疫菌菌落表而变得更加粗糙,因此这几个小RNA可能负调控鼠疫菌生物膜的形成。基于此我们又进行了结晶紫实验,对生物膜形成情况做定量分析,结果显示sR3446、sR3425、sR3383、sR3457和sR6143对鼠疫菌生物膜形成的调控与菌落表面褶皱实验结果基本一致。我们通过在正常条件、高盐条件和酸性条件下培养鼠疫菌野生株和小RNA突变株分析不同菌株在胁迫条件下生长速率的变化,从而验证小RNA对鼠疫菌生存能力的影响,结果显示只有ΔsR3425缺失株在这三种条件下的生长速率均低于野生株,因此sR3425能够增强鼠疫菌应对外界环境变化的能力。我们通过小鼠攻毒实验验证了小RNA对鼠疫菌毒力的影响,利用软件GraphPad Prism 5对实验结果进行分析并计算鼠疫菌野生株和小RNA突变株生存曲线差异的P值,当P值≤0.05时认为两者的差异有统计学意义,结果显示：ΔsR3440、ΔsR3383、ΔsR378、Δ sR6094、4 sR3411、Δ sR4339和ΔsR6097的P值分别为0.0258、0.0075、0.0004、0.0003、0.0267、0.0156和0.0143,因此我们认为这些小RNA能够影响鼠疫菌的毒力。