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结核病目前仍然是人类最为严重的细菌传染性疾病。结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,Mtb)潜伏感染和耐药是结核病防控面临的主要问题,研究Mtb如何应对宿主压力环境进入潜伏感染状态以及抗生素耐受机制是控制结核病蔓延的关键。 RNA聚合酶(RNA polymerase,RNAP)是基因转录的重要工具,Mtb的RNAP是重要的抗菌作用靶标,包括抗结核一线药物利福平。在Mtb潜伏感染和抗生素耐受过程中,压力应答发挥重要的作用,其中转录调控是压力应答的主要方式。在压力应答过程中,RNAP的活性调控蛋白-RbpA发挥重要的转录调控功能,但目前关于RbpA在Mtb进入潜伏感染和抗生素耐受过程中的功能还不清楚。 本研究旨在揭示RbpA在分枝杆菌氧化压力应答和抗生素耐受过程中的功能,主要包括以下三部分的内容: 1.RbpA参与的压力应答过程确定。首先通过同源重组将耻垢分枝杆菌(M.smegmatis)rbpA基因的启动子突变为rrnB终止子和ptr启动子,并转入pFRA42B质粒,构建了rbpA的敲降菌株,并通过PCR,qRT-PCR和生长表型检测实验验证敲降菌株构建成功。采用基于噬菌体局限转导的转送系统,构建了结核分枝杆菌rbpA敲降菌株,并通过生长表型进行了验证。使用不同压力处理时,通过检测耻垢分枝杆菌rbpA敲降菌株和对照菌株的存活,发现rbpA敲降菌株对氧化压力的耐受能力降低。我们还对抗生素处理后rbpA敲降菌株和对照菌株的CFU进行检测,发现在对数期和饥饿环境下,RbpA都在分枝杆菌抗生素耐受过程中发挥重要作用。并在结核分枝杆菌中验证了RbpA功能的保守性。 2.RbpA参与的氧化压力应答过程鉴定。通过σ因子筛选系统和细菌单杂交实验,发现了体外σB和σE调控rbpA的转录并鉴定了σB和σE识别的启动子。构建了耻垢分枝杆菌ΔsigB和ΔsigE菌株,证明在氧化压力下,σE激活rbpA的转录。通过比较丧失σ因子结合能力的RbpA和野生型RbpA的回复能力,比较ΔsigB和野生型氧化压力处理下的存活,发现RbpA激活σA介导的氧化压力应答过程。通过检测基因的转录水平,鉴定了RbpA调furA-katG的转录。在ΔsigE菌株中回复rbpA表达能够回复存活率和furA-katG的转录水平,揭示了σE调控rbpA,RbpA激活furA-katG转录的分枝杆菌氧化压力应答通路。 3.RbpA在抗生素耐受过程中的调控靶标及功能分析。通过对功能与抗生素耐受相关的基因的转录水平进行检测,鉴定了RbpA调控靶标ppk1基因。比较sigA敲降菌株和ΔsigB菌株中ppk1的转录水平,发现σB调控ppk1的转录。丧失相互作用的RbpA和σB蛋白不能回复ppk1的mRNA水平,说明RbpA和σB通过相互作用调控ppk1的转录。通过检测多聚磷酸盐的含量,证明RbpA和σB控制分枝杆菌多聚磷酸盐的合成,帮助分枝杆菌在环境压力下耐受抗生素。通过荧光显微镜观察和流式细胞仪分选实验,分析了RbpA和σB在调控分枝杆菌个体间抗生素耐受能力差异时的功能。