产酶溶杆菌OH11中六型分泌系统基因簇鉴定和功能研究

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产酶溶杆菌OH11(Lysobacter enzymogenes OH11)是属于黄单胞科(Xanthomonadaceae)、溶杆菌属(Lysobacter)的一种革兰氏阴性生防细菌。OH11分离于辣椒根际土壤,该菌没有鞭毛,存在蹭行运动(Twitching motility,TM),不仅能分泌几丁质酶、蛋白酶、纤维素酶等多种胞外水解酶,还能合成并分泌一种能够抑制多种植物病原真菌生长的次生代谢产物HSAF(Heat Stable Antifungal Factor),对细菌、真菌等多种病原菌均有较强的抑制作用。六型分泌系统是一种在革兰氏阴性菌中广泛存在的大型注射性分子武器。它的结构和作用机制类似于倒置收缩的T4噬菌体尾巴,可以将效应因子注射到靶细胞中,同时自身会分泌相应的同源免疫蛋白保护自己,从而使自己在竞争中获得优势。在之前的报道中,T6SS(Type Ⅵ secretionsystem)通常作为注射性杀菌武器存在,在种间竞争,毒性相关以及生物膜形成方面都扮演着重要的角色,然而有关T6SS与产酶溶杆菌抗菌物质合成之间的关系还未见报道。本研究以产酶溶杆菌OH11菌株作为研究对象,对六型分泌系统基因簇的鉴定以及功能进行了研究。本实验室通过生物信息学预测证实,产酶溶杆菌OH11中仅保守存在一套完整的六型分泌系统,包含了膜复合物TssJ/L/M、基板复合体TssA/E/F/G/K、护鞘TssB/C、Hcp、VgrG、PAAR重复蛋白以及ATP酶ClpV在内的14个核心组件。对产酶溶杆菌OH11中的T6SS组分在LB和10%TSB两种培养基的转录情况进行RT-PCR检测,发现T6SS部分组分如tssA、tssG、clpV在LB培养基中不能转录,同时tssA、tssG、tssM、vgrG3在产HSAF的10%TSB培养基中不能转录。并且通过基因敲除分别构建了 T6SS七个重要组分的单基因突变体。通过功能研究发现T6SS的七个重要组分不影响细菌的菌落形态、黄色素的生物合成、蹭行运动以及几丁质酶活性,而T6SS的hcp缺失既影响了生物膜的形成量又影响了热稳定抗真菌因子HSAF的生物产量。不仅验证了细菌的T6SS可以参与生物膜形成,还发现了细菌的T6SS可以正向调控产酶溶杆菌中次级代谢产物生物合成,为后续的科研工作者在研究T6SS功能方面提供了新的认知。并且通过遗传互补hcp缺失突变株的HSAF合成能力恢复,通过测定生长曲线表明T6SS的蛋白Hcp不影响OH11菌株的生长,排除了 Hcp对OH11生长动力学的影响。更为重要的是,通过细菌双杂交实验初步明确了 Hcp可以与Clp发生相互作用,从而间接调控HSAF的合成,这为后续深入研究Hcp调控次级代谢产物HSAF的通路奠定了重要的基础。
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