豬鏈球菌毒力相關(guān)蛋白HP0197的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究以及喹諾酮耐藥相關(guān)基因突變研究.pdf

1、豬鏈球菌(Streptococcussuis，S.suis)是一種重要的細(xì)菌性豬病病原，其常給全球的養(yǎng)豬業(yè)造成巨大損失。當(dāng)感染S.suis后，病豬通常會(huì)出現(xiàn)腦膜炎，關(guān)節(jié)炎，心內(nèi)膜炎，以及敗血癥等癥狀。該菌按照血清型的不同，可分為33個(gè)血清型（1型-31型，33型和1/2型），其中豬鏈球菌血清型2型（Streptococcussuisserotype2，SS2）在世界范圍內(nèi)被廣泛報(bào)道為最主要的致病性血清型。另外，S.suis也是一種重要的

2、人畜共患病病原。從丹麥的第一例人感染豬鏈球菌病例開始，S.suis已經(jīng)在全球至少20個(gè)國家造成超過700人感染。盡管豬鏈球菌已在全球引起了高度的關(guān)注，然而當(dāng)前對(duì)其致病機(jī)理的研究還很有限。病原菌粘附到宿主細(xì)胞或組織表面以及其隨后的侵入與擴(kuò)散過程是病原菌致病的關(guān)鍵步驟。并且病原菌與宿主之間的相互作用參與著所有這些過程。因此，研究病原菌的致病機(jī)理也就是研究病原菌與宿主的相互作用過程。HP0197是本實(shí)驗(yàn)室在之前的研究中利用免疫蛋白質(zhì)組學(xué)鑒定到

3、了一個(gè)免疫原性蛋白，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)它是一個(gè)毒力相關(guān)蛋白。但并不清楚其功能，本研究使用了結(jié)構(gòu)生物學(xué)對(duì)該蛋白進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和功能研究，力圖通過對(duì)其功能的研究進(jìn)一步闡明豬鏈球菌的致病機(jī)制，為相關(guān)防治技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用打下理論基礎(chǔ)。隨著細(xì)菌抗生素耐藥性問題日益嚴(yán)重，病原菌的耐藥機(jī)制研究也受到重視。本研究對(duì)實(shí)驗(yàn)室之前分離的13株喹諾酮耐藥豬鏈球菌菌株中的拓?fù)洚悩?gòu)酶氨基酸序列突變進(jìn)行了研究。主要研究成果如下:
　　 1.豬鏈球菌毒力相關(guān)蛋白HP0

4、197與宿主細(xì)胞表面糖胺聚糖的互作研究
　　 HP0197蛋白是本實(shí)驗(yàn)室鑒定出的豬鏈球菌毒力相關(guān)蛋白，該蛋白沒有任何同源蛋白，其生物學(xué)功能及其在細(xì)菌致病過程中的作用未知，因此我們?cè)噲D通過解析HP0197的三維結(jié)構(gòu)為其功能提供參考和依據(jù)。在蛋白結(jié)晶過程中，我們鑒定到HP0197蛋白N端的一個(gè)新型結(jié)構(gòu)域，將其命名為18-kDa結(jié)構(gòu)域。對(duì)18-kDa結(jié)構(gòu)域和HP0197蛋白C端的G5結(jié)構(gòu)域進(jìn)行了蛋白結(jié)晶和結(jié)構(gòu)解析。利用間接免疫熒光，我

5、們發(fā)現(xiàn)HP0197蛋白能夠粘附到HEp-2細(xì)胞的表面，而肝素等糖胺聚糖(GAGs)能夠特異性抑制這種粘附，說明HP0197蛋白能夠與細(xì)胞表面糖胺聚糖結(jié)合。接下來的研究發(fā)現(xiàn)HP0197的肝素結(jié)合結(jié)構(gòu)域是18-kDa結(jié)構(gòu)域，根據(jù)其結(jié)構(gòu)信息預(yù)測并鑒定了其肝素結(jié)合位點(diǎn)，主要是18-kDa結(jié)構(gòu)域表面的一些賴氨酸殘基。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)HP0197蛋白是豬鏈球菌的一種重要粘附因子，通過其18-kDa結(jié)構(gòu)域與宿主細(xì)胞表面的糖胺聚糖的結(jié)合介導(dǎo)了細(xì)菌與宿主細(xì)

6、胞的粘附。
　　 2.豬鏈球菌喹諾酮耐藥性相關(guān)基因突變研究
　　 在本實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室之前分離的喹諾酮耐藥豬鏈球菌菌株中，我們發(fā)現(xiàn)了它們的拓?fù)洚悩?gòu)酶基因中出現(xiàn)了許多點(diǎn)突變，其中5個(gè)為出現(xiàn)的頻率最高，這5個(gè)突變位點(diǎn)中的3個(gè)是首次被報(bào)道，推測其與喹諾酮耐藥性有緊密關(guān)聯(lián)。將這些突變分別克隆至多拷貝質(zhì)粒，利用大腸桿菌作為模式菌株進(jìn)行對(duì)這些突變進(jìn)行了基因的顯性測試(Dominanttest)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，為這些基因突變均能提高宿主菌對(duì)喹諾