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布鲁氏菌(Brucella)是兼性胞内寄生菌,呈球杆状或短杆状,可感染人以及多种家畜引起布鲁氏菌病,严重威胁人类健康和畜牧业发展。由于现阶段布鲁氏菌减毒活疫苗存在干扰诊断检测、引起怀孕动物的流产和对人具有残留毒力等缺陷导致布鲁氏菌病的防控仍然异常严峻。因此深入探究布鲁氏菌毒力因子的致病机制对于布鲁氏菌疫苗的研发和布鲁氏菌病的治疗与防控至关重要。近年来,研究发现多种原核转录调控因子与细菌的致病性相关,包括Ars R转录调控因子等。Ars R转录调控因子家族成员主要参与维持细菌胞内金属离子稳态、应激反应、鞭毛形成和代谢反应等重要的生物学过程。布鲁氏菌存在6个Ars R转录调控因子家族成员,其中3个成员位于染色体I,3个成员位于染色体II,其功能并不清楚。为探究布鲁氏菌Ars R转录调控因子家族成员BSS2_I1540(Ars R6)的作用,本研究构建了猪种布鲁氏菌S2株(B.suis S2)ars R6缺失菌株Δars R6和回补菌株CΔars R6。通过体外生长试验、应激试验、巨噬细胞胞内生存试验和小鼠感染试验等检测Ars R6对布鲁氏菌毒力的作用;通过RNA-seq,ChIP-seq,EMSA和DNaseⅠ足迹试验等方法鉴定Ars R6的相关靶基因;同时通过紫外光谱试验、体外应激试验和小鼠感染试验等方法研究了相关靶基因的生物学功能。试验结果如下:(1)利用同源重组构建了ars R6缺失菌株Δars R6,并利用质粒回补构建了包含ars R6自身启动子的回补菌株CΔars R6。生长曲线试验和胞内生存试验结果表明,ars R6的缺失不影响布鲁氏菌在正常液体培养条件下的生长和巨噬细胞内的生存。与B.suis S2相比,Δars R6在热应激(p<0.05)、氧化应激(p<0.05)和渗透压应激(p<0.01)的条件下生存率降低,而在酸应激和多菌黏素B应激的条件下生存率无明显变化,CΔars R6的生存率恢复至B.suis S2相似的水平。在BALB/c小鼠感染模型中,与B.suis S2感染组相比,Δars R6感染组小鼠脾脏重量显著降低(p<0.01)、脾脏载菌量显著下降(p<0.05)以及脾脏病理学变化程度降低,CΔars R6感染组小鼠脾脏恢复至B.suis S2感染组相似的水平,提示Ars R6是布鲁氏菌重要的毒力因子。(2)通过RNA-seq分析发现在B.suis S2和Δars R6之间存在438个差异性表达基因,其中158个上调表达基因,280个下调表达基因,主要涉及多种生物学过程,包括“核糖体”、“ABC转运系统”、“相关代谢通路”和“相关生物合成通路”等通路。通过ChIP-seq分析发现Ars R6在布鲁氏菌染色体中存在453个结合位点,其中344个结合位点位于染色体I,109个结合位点位于染色体II,结合位点所关联的基因主要涉及“ABC转运系统”、“双组份调控系统”和“相关生物合成和新陈代谢”等通路。通过RNA-seq和ChIP-seq联合分析发现34个Ars R6潜在的靶基因,其中8个上调表达基因,26个下调表达基因,其中包括布鲁氏菌重要的毒力因子外膜蛋白。(3)通过RNA-seq和ChIP-seq联合分析发现Ars R6可能具有自我调控的作用。EMSA试验、DNaseⅠ足迹试验和β-半乳糖苷酶试验结果表明Ars R6能结合自身启动子区,并发挥抑制作用。通过紫外光谱试验分析发现Ars R6能直接结合Ni 2+、Cd 2+和Cu 2+;EMSA试验结果表明Ni 2+、Cd 2+和Cu 2+影响Ars R6与自身启动子的结合。与B.suis S2相比,固体培养基中添加Ni 2+和Cu 2+条件下Δars R6生长速度降低,CΔars R6的生长恢复至B.suis S2相似的水平;同时,与B.suis S2相比,细胞培养液中添加Cu2+后,Δars R6的胞内生存显著降低(p<0.01),CΔars R6的胞内生存恢复至B.suis S2相似的水平,表明Ars R6通过负向调控自身的表达并参与隔离金属离子Ni2+、Cd 2+和Cu 2+,发挥解毒作用,从而维持细菌胞内金属离子稳态。(4)通过RNA-seq和ChIP-seq联合分析发现外膜蛋白25D(omp25D)可能是Ars R6的潜在的靶基因。EMSA试验、DNaseⅠ足迹试验和q RT-PCR试验结果表明Ars R6能结合omp25D启动子区,并促进omp25D的表达(p<0.05),证明omp25D是Ars R6调控的下游靶基因。生长曲线试验和胞内生存试验结果表明omp25D缺失不影响布鲁氏菌在正常液体培养条件下的生长和巨噬细胞内的生存。与B.suis S2相比,Δomp25D在渗透压应激的条件下生存率降低(p<0.05),而在热应激、氧化应激、酸应激和多菌黏素B应激的条件下生存率无影响,CΔomp25D的生存率恢复至B.suis S2相似的水平。在BALB/c小鼠感染模型中,与B.suis S2感染组相比,Δomp25D感染组的小鼠脾脏重量下降(p<0.01)、脾脏载菌量下降(p<0.05)以及脾脏病理学变化程度降低,CΔomp25D感染组小鼠恢复至B.suis S2感染组相似的水平,表明Ars R6能调控布鲁氏菌毒力因子omp25D的表达。综上所述,本研究揭示布鲁氏菌转录调控因子Ars R6通过调控自身维持细菌胞内金属离子稳态和调控毒力基因omp25D的表达参与布鲁氏菌毒力,为进一步完善布鲁氏菌的致病机制奠定基础。