MsmK調(diào)控豬鏈球菌生長和致病性的研究.pdf

1、豬鏈球菌（Streptococcus suis）是具有莢膜的革蘭氏陽性球菌，通常定植于豬的上呼吸道，主要是鼻腔和扁桃體。根據(jù)莢膜抗原成分，可將豬鏈球菌分成33個血清型，其中2型豬鏈球菌(SS2)被認為是毒力最強的血清型，是臨床上分離的主要血清型。豬鏈球菌可引起感染豬的敗血癥、腦膜炎、心內(nèi)膜炎、關(guān)節(jié)炎等癥狀，給養(yǎng)豬業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟損失。同時，豬鏈球菌引起人的腦炎和中毒樣休克綜合癥，嚴重時導致死亡，威脅著人類的健康。對于病原菌來說，在宿主

2、體內(nèi)獲取營養(yǎng)物質(zhì)是其生存和繁殖進而損傷動物機體的前提。碳源的利用與病原菌的生存和致病性息息相關(guān)。碳源的獲取和利用影響SS2在宿主口咽腔的定植平衡態(tài)，調(diào)控毒力因子的表達，促進致病進程。一些碳源代謝相關(guān)的蛋白質(zhì)也是SS2的毒力因子。本研究對ATP酶MsmK在SS2的碳源轉(zhuǎn)運、致病性以及細胞分裂三個方面的功能進行了研究，主要研究結(jié)果如下:
　　1、豬鏈球菌MsmK是多種碳水化合物ABC轉(zhuǎn)運子的ATP酶
　　所有異養(yǎng)型細菌必須從外界

3、攝取營養(yǎng)物質(zhì)，以保證其生命活動和生長繁殖。α-葡聚糖的利用對于維持SS2在感染的各個階段的生存、繁殖和毒力尤為重要。細菌轉(zhuǎn)運碳水化合物的方式有兩種:磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)(PTS)和ABC轉(zhuǎn)運子。關(guān)于α-葡聚糖降解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運在豬鏈球菌中還缺乏研究。本實驗以SS2菌株SC-19為研究對象，分析比較了兩對ABC轉(zhuǎn)運子msmEFG和malXCD基因簇在SC-19基因組中的位置，實驗證明了MsmEFG負責轉(zhuǎn)運棉籽糖和蜜二糖，而MalXCD負責α-葡聚糖

4、降解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運。在SC-19中，SSUSC84_1724編碼蛋白質(zhì)MsmK具有ATP酶活性。將MsmK缺失突變株用含不同碳源的人工培養(yǎng)基培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)突變株不能再利用棉籽糖、蜜二糖以及麥芽糊精。此外，MsmK在這些碳源中的表達水平明顯升高，說明MsmK屬于MsmEFG和MalXCD轉(zhuǎn)運子的組分，其生理功能是為這兩個轉(zhuǎn)運子水解ATP供能。
　　2、MsmK促進豬鏈球菌在小鼠體內(nèi)的定植
　　α-葡聚糖的代謝與SS2侵入宿主的生理過程

5、緊密關(guān)聯(lián)，豬鏈球菌在宿主口咽腔以α-葡聚糖為主要碳源，α-葡聚糖代謝通路中的蛋白質(zhì)活躍表達，粘附和侵入的毒力基因也隨之表達上調(diào)，使豬鏈球菌侵入宿主上皮細胞或擴散至軟組織。感染后期，受損組織和細胞釋放的糖原也是SS2可利用的碳源之一。本研究用野生株SC-19和msmK基因缺失株△msmK進行了小鼠致病性實驗，發(fā)現(xiàn)突變株的致死率下降。小鼠競爭性定植定植實驗表明，MsmK影響SS2在小鼠腦、肺、肝等組織中感染后期的定植，可能與突變株失去利用糖

6、原的能力相關(guān)。體內(nèi)實驗和體外實驗都證明MsmK有助于增強豬鏈球菌在血液中的存活能力。突變株對全血殺傷的敏感性更高，也更容易被吞噬細胞所吞噬。細菌應(yīng)激實驗表明，突變株對高滲和過氧化氫的耐受能力減弱，生物被膜的形成能力也明顯下降。本實驗證實了MsmK對豬鏈球菌的致病性有關(guān)，進一步證實了病原細菌的碳源利用與其致病性密切相關(guān)。
　　3、MsmK影響豬鏈球菌細胞分裂過程
　　研究致病性細菌的細胞分裂過程不僅讓我們更好的理解細菌的基礎(chǔ)生

7、理過程，更是為開發(fā)新的抗菌藥物尋找潛在的目標蛋白質(zhì)。細菌細胞分裂過程是開發(fā)新型抗菌藥物的良好靶點，目前針對大腸桿菌和枯草芽孢桿菌為代表的桿菌的生長機制已研究的比較深入，但是對球菌（特別是鏈球菌）的細胞分裂機制了解甚少。本研究以豬鏈球菌細胞分裂骨架蛋白FtsZ為誘餌蛋白，利用細菌雙雜交篩選可與之互作的蛋白質(zhì)。實驗結(jié)果顯示，ABC轉(zhuǎn)運子組分ATP酶MsmK可與FtsZ相互作用。MsmK可在體外促進FtsZ多聚體的形成。和野生株SC-19標準