铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)是一种革兰氏阴性有氧杆菌,它能够导致免疫功能缺陷患者产生急慢性感染。铜绿假单胞菌主要通过毒力因子造成机体组织损伤产生疾病。这些毒力因子其中就包括一种具有氧化还原活性的吩嗪化合物—绿脓菌素。实验室前期的研究筛选到一株高产绿脓菌素的转座突变体,并通过基因敲除的方法获得了包含有不完整基因的一次重组体(topA-RM),并证明该topA基因对于铜绿假单胞菌的生存是必需的。本研究对该菌株进行了深入的研究,旨在探究topA基因与绿脓菌素产生之间的关系。本研究通过在基因转录水平以及利用高效液相色谱(HPLC)和氯仿萃取法检测了topA-RM中吩嗪产量的变化。结果表明topA-RM中吩嗪相关基因的表达被激活,绿脓菌素的产量比野生型明显提高。为了探索topA-RM中绿脓菌素升高的机理,本研究检测了与吩嗪生成呈正相关关系的群体感应系统(QS)信号分子,结果表明QS系统并没有参与促进topA-RM中绿脓菌素产量的提高。本研究通过检测与DNA修复相关基因的表达情况发现topA的缺失引起了DNA损伤,需要细菌通过SOS反应即应急反应启动DNA修复过程来保证DNA的正常复制。DNA受损过程会引起PrtR调节蛋白的自裂解,使受prtR控制的转录调节子prtN和ptrB去抑制。本研究发现prtN和ptrB的基因表达均被上调,同时两者分别正调节了细菌素pyocin和负调节了Ⅲ型分泌系统。此外,本研究检测了能够引起SOS反应的活性氧(ROS)的相关基因的表达情况,结果表明topA的损伤确实导致了ROS的产生。为了探究topA-RM中绿脓菌素的增加是否是由于PrtR的改变。本研究检测了双突变体ΔprtN-topA-RM和ΔptrB-topA-RM的绿脓菌素产量,发现前者的绿脓菌素产量明显降低,而后者没有变化。在ΔprtN-topA-RM中互补prtN绿脓菌素能恢复到topA-RM的水平,说明prtN与topA-RM中绿脓菌素的产生有关。通过在野生型PAO1中过表达prtN,并检测其绿脓菌素产量,表明该调节关系只存在于topA受损的情况下。为了进一步研究topA基因在铜绿假单胞菌致病性方面的作用,本研究通过检测与超螺旋相关的基因表达情况,发现topA-RM中负超螺旋增加。此外,本研究还对topA-RM的运动能力、胞外多糖产量、粘附、生物被膜产量和抗生素抗性进行了研究。发现topA-RM丛动能力减弱、胞外多糖产量升高、粘附能力增加以及对链霉素、妥布霉素、环丙沙星和利福平的敏感性增加。综上所述,基因topA与铜绿假单胞菌的致病性和耐药药性都存在紧密的联系。