肺炎克雷伯菌NTUH-K2044中转录调控子RcsAB对ECP菌毛相关基因的调控研究

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目的:肺炎克雷伯菌是常见的条件致病菌,可引起肺炎、菌血症、败血症以及泌尿和呼吸道感染。Rcs系统是复杂的信号转导途径,作为重要的转录调控子参与肺炎克雷伯菌的毒力因子调控。本研究旨在探究RcsAB对毒力因子ECP菌毛相关基因的转录调控机制。方法:生物信息学预测结果显示在ykgK基因启动子区域存在潜在的RcsAB结合位点,ykgK基因是肺炎克雷伯菌NTUH-K2044上的6个ECP菌毛相关基因的第1个基因。对K2044上的6个基因进行了操纵子分析,旨在确认这六个基因是否是在同一操纵子上。操纵子分析之后进行基因功能研究,首先构建了ykgK基因的敲除株和回补株,通过大蜡螟幼虫毒力实验和生物膜形成实验对ykgK基因的功能进行了研究。进而通过RT-qPCR、lacZ报告基因融合实验和gfp报告基因融合实验分析RcsAB对ykgK基因的调控作用。然后通过EMSA实验验证RcsAB是否能够直接结合在ykgK基因的启动子区域,再通过DNaseΙ足迹实验确定RcsAB在ykgK基因启动子区域上的具体结合位点。结果:操纵子分析显示K2044中的6个基因处于同一操纵子上,共用启动子区域。成功构建得到ykgK敲除株和回补株。大蜡螟毒力实验结果显示ykgK敲除株处理后大蜡螟幼虫的存活率略高于野生株;生物膜形成实验结果显示敲除株的生物膜形成量明显少于野生株和回补株(P<0.05);以上结果表明当缺失ykgK基因时,肺炎克雷伯菌菌株的生物膜形成能力受到一定影响。RT-qPCR、lacZ报告基因融合实验和gfp报告基因融合实验的结果一致,ykgK基因在RcsB和RcsAB缺失的敲除株中的转录水平比在野生株中有明显降低(P<0.05),表明RcsAB对ykgK基因有正向调控的作用。EMSA结果显示单独的RcsA和RcsB蛋白不能与ykgK基因启动子区域结合,而RcsAB复合蛋白能够与ykgK启动子区域结合形成明显的阻滞带,说明RcsAB可以直接结合在ykgK基因启动子区域对ykgK基因调控产生作用。DNaseΙ足迹实验进一步确定了RcsAB与ykgK基因启动子区域的具体结合位点。结论:RcsAB可直接结合于ykgK基因启动子区域对ECP菌毛相关基因簇产生正向调控作用。ECP菌毛对生物膜的形成有正向影响,ykgK基因的缺失导致生物膜形成能力减弱。这一发现为肺炎克雷伯菌Rcs系统调控网络和毒力因子提供新的认识。
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