霍亂弧菌鋅吸收系統(tǒng)的調(diào)控及其對生理功能的影響.pdf

1、鋅離子作為細胞活動必須的微量元素，幾乎存在于所有生命體中。細胞內(nèi)鋅元素的濃度需要被嚴格調(diào)控，因為鋅元素含量如果太少則不足以支持生長，太多則有毒性。而為了維持胞內(nèi)鋅離子穩(wěn)態(tài)，細菌進化出了幾套功能不盡相同的轉(zhuǎn)運系統(tǒng)來調(diào)節(jié)相應離子的吸收。霍亂弧菌是一種會引起霍亂疾病的革蘭氏陰性菌。這種疾病至今仍然是許多發(fā)展中國家主要的公共衛(wèi)生問題，其發(fā)病特征包括劇烈的水樣性腹瀉、脫水甚至死亡。霍亂孤菌在自然界中存在于水生環(huán)境中，而一旦被人體（宿主）攝入，就開

2、始進入一輪生命周期循環(huán)。宿主體內(nèi)的共生細菌也會限制可供入侵的細菌利用的鋅元素含量。因此，許多致病細菌必須有獲取鋅離子的能力才能進一步進行傳播并且致病。有很多致病菌都有一套高親合力鋅離子吸收系統(tǒng)——ZnuABC轉(zhuǎn)運蛋白系統(tǒng)—去進行宿主體內(nèi)的定殖。但是，對于其中一種重要的致病菌——霍亂弧菌，如何在不同生態(tài)環(huán)境中調(diào)節(jié)胞內(nèi)鋅穩(wěn)態(tài)以及鋅離子攝入是否與其致病機制相關(guān)暫時還沒有系統(tǒng)的研究。
　　本研究主要關(guān)注在霍亂疾病的病原體—霍亂弧菌中的鋅離

3、子轉(zhuǎn)運系統(tǒng)。生物信息學的分析預測了霍亂弧菌有兩個基因簇，分別是VC2081到VC2083（被注釋為鋅離子利用基因znuABC）以及VC2551到VC2555(被注釋為鋅離子調(diào)控的基因zrgA BCDE)。這兩個基因簇在霍亂弧菌中都是由鋅離子吸收調(diào)控蛋白Zur調(diào)控表達的。我們利用啟動子報告基因以及生物化學方法檢測，確認了轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白Zur會抑制基因znuABC以及zrgABCDE的表達，在二價鋅離子的作用下阻止其轉(zhuǎn)錄。在鋅離子較為稀缺的環(huán)

4、境條件下，缺少了基因znuABC或者zrgABCDE會導致細菌的生長受到抑制。相比較而言，znuABC缺失株比zrgABCDE缺失株受到的生長抑制更為嚴重，這些實驗現(xiàn)象表明了ZnuABC以及ZrgABCDE都與霍亂弧茵的鋅離子吸收這一功能相關(guān)，但ZnuABC在其中發(fā)揮的作用更大一些。
　　除了對細菌生長方面有影響外，我們還發(fā)現(xiàn)ZnuABC以及ZrgABCDE對于霍亂弧菌在成年鼠以及乳鼠腸道模型里的定殖有重要作用，尤其當有其他微生物

5、菌群存在于腸道環(huán)境中時。許多細菌都需要鋅離子吸收系統(tǒng)來進行生長繁殖以及毒力基因的表達。本文研究結(jié)果表明腸道微生物菌群的存在會降低腸道環(huán)境中的游離鋅離子含量。對于霍亂弧菌這種腸道致病菌而言，沒有了高親合力鋅離子吸收系統(tǒng)對于其在宿主體內(nèi)定殖也有一定影響。本文首次描述了霍亂弧菌在宿主腸道內(nèi)與微生物菌群對鋅元素的競爭性攝取。這些實驗結(jié)果對于我們研究病原微生物以及腸道菌群與宿主新陳代謝的互作關(guān)系方面有一定的意義。
　　總體而言，我們的研究結(jié)