鼠疫耶爾森氏菌噬菌體Yep-phi基因組研究及其受體鑒定.pdf

1、鼠疫的病原是鼠疫耶爾森氏菌(Yersinia pestis,簡(jiǎn)稱鼠疫菌),屬于腸桿菌科耶爾森氏菌屬。鼠疫在歷史上曾經(jīng)引發(fā)三次世界范圍的鼠疫大流行,給人類帶來(lái)巨大的災(zāi)難。2000年,世界衛(wèi)生組織已經(jīng)將鼠疫列為重新抬頭的傳染病。鼠疫菌是傳統(tǒng)的生物戰(zhàn)劑,同時(shí)還是國(guó)際恐怖分子可能用于制造生物恐怖的首選微生物之一。鼠疫對(duì)于人類健康仍然是一個(gè)巨大的威脅,尤其是敗血癥鼠疫和肺鼠疫,若未及時(shí)治療,通常是致命的。抗生素治療(例如四環(huán)素和鏈霉素)被WHO專

2、家委員會(huì)認(rèn)為是治療鼠疫的“金標(biāo)準(zhǔn)”,然而,耐藥性鼠疫菌的出現(xiàn)給我們敲響了警鐘,需要研制能夠替代抗生素的方案。1995年在腺鼠疫患者體內(nèi)分離到了第一株多重耐藥鼠疫菌株,該菌株攜帶了能夠抵抗12種抗生素(包括所有用于鼠疫預(yù)防和治療的抗生素)的耐藥基因。鼠疫菌噬菌體(bacteriophage)因?qū)λ拗鞯母叨忍禺愋院兔舾行?對(duì)臨床診斷和流行病學(xué)調(diào)查具有重要意義。隨著多重耐藥(multidrug resistant)鼠疫菌株的出現(xiàn),噬菌體有可能

3、成為預(yù)防和治療鼠疫菌感染的抗生素替代品。
　　Yep-phi是在中國(guó)分離的,常規(guī)用于鼠疫菌診斷的噬菌體,在不同溫度下均能特異裂解鼠疫菌,在分類地位上屬于T7噬菌體家族。Yep-phi的殼體由二十面體對(duì)稱的頭部和尾部組成,頭部和尾部通過(guò)頸部相連。本研究對(duì)Yep-phi進(jìn)行了全基因組序列的測(cè)定(序列登錄號(hào):HQ333270)和蛋白質(zhì)組鑒定,Yep-phi基因組長(zhǎng)度為38,611bp,含有217bp的末端重復(fù),GC含量47.12mol％

4、,與宿主鼠疫菌(47.6mol%)相似。共編碼45個(gè)ORF。并與已測(cè)序的同屬T7家族的鼠疫菌噬菌體PhiA1122(序列登錄號(hào):AY247822)、Berlin(序列登錄號(hào):AM183667)和Yepe2(序列登錄號(hào):EU734170)進(jìn)行了比較基因組學(xué)分析。結(jié)果提示這4株烈性噬菌體可以明顯分為兩個(gè)亞群:Yep-phi亞群(Yep-phi、Berlin和Yepe2)和PhiA1122亞群(PhiA1122)。同源重組是近緣噬菌體的在進(jìn)化

5、過(guò)程中的重要機(jī)制,在Yep-phi亞群中預(yù)測(cè)到四個(gè)重組事件,說(shuō)明這三株噬菌體在進(jìn)化上是密切相關(guān)的。
　　噬菌體裂解細(xì)菌的特異性主要取決于噬菌體與細(xì)菌細(xì)胞壁上特異性受體的相互識(shí)別與吸附。了解噬菌體受體結(jié)合蛋白與受體的結(jié)構(gòu)功能有助于理解受體識(shí)別機(jī)制,進(jìn)一步理解引發(fā)感染的后續(xù)步驟。目前已經(jīng)鑒定出八株鼠疫菌噬菌體的受體(L-413C、P2vir1、PhiJA1、PhiA1122、Pokrovskaya、T7Yp、Y和PST),分別位于LP

6、S的不同位置,這八株噬菌體包含了已經(jīng)測(cè)序的PhiA1122和L-413C噬菌體。Yep-phi是T7類噬菌體,已鑒定的T7類噬菌體(例如T7、T3、PhiA1122、PhiYeO3-12)也都是以LPS為受體的。
　　本研究以噬菌體Yep-phi為對(duì)象,鑒定了噬菌體受體結(jié)合蛋白與受體,通過(guò)噬菌體吸附實(shí)驗(yàn)、噬菌斑實(shí)驗(yàn)、親和層析和Western Blotting實(shí)驗(yàn),證實(shí)了除了鼠疫菌的LPS之外,外膜蛋白OmpF和Ail也是噬菌體受體

7、,并評(píng)價(jià)了鼠疫菌受體突變株與回補(bǔ)株的裂解效率,鑒定了相互作用的結(jié)構(gòu)域和介導(dǎo)相互作用的關(guān)鍵氨基酸。尾絲蛋白gp17第510-529位氨基酸是介導(dǎo)相互作用的結(jié)構(gòu)域,尾絲蛋白518N、519N、523S是識(shí)別OmpF的關(guān)鍵位點(diǎn),而518N、519N、522C和523S是識(shí)別Ail的關(guān)鍵位點(diǎn)。本研究首次鑒定了外膜蛋白可作為T7類噬菌體的受體。而Yep-phi受體與其它T7類噬菌體的差別是由尾絲蛋白的序列特異性所決定的,這項(xiàng)工作證實(shí)了尾絲蛋白在進(jìn)