c-di-GMP信号通路调节变形链球菌生物膜形成的分子机制

龋病是人类最常见的细菌感染性疾病之一。变形链球菌是主要的致病菌，其在牙面上形成菌斑生物膜是其中一个重要的毒力因子。研究发现变形链球菌中存在c-di-GMP信号通路，外源性c-di-GMP的加入和内源性c-di-GMP的丧失均会降低变形链球菌的致龋特性(表现为生物膜形成量减少)，但其机制尚不清楚。对这些问题进一步的研究将有助于加深对变形链球菌中c-di-GMP信号途径的作用方式的认识，也为探索新的防龋方法提供了依据。.方向：本研究从c-di-GMP信号通路下游探索影响变形链球菌致龋特性尤其是生物膜形成的调控网络的关键环节。.主要内容：本研究采用同源重组的方式构建变形链球菌gcp基因突变菌株，命名为gcp-KO，并观察gcp 基因失活后变形链球菌生物学特性的改变。我们比较变形链球菌野生菌株和gcp 基因突变菌株基因表达的差异情况，筛选与生物膜相关的基因，进入后续研究。与外源性c-di-GMP对变形链球菌基因表达影响的实验结果对比后，我们选择了RgpAc基因作为后续实验。研究采用同源重组的方式构建变形链球菌RgpAc基因突变菌株，命名为RgpAc-KO，并使用统计学方法对比了野生菌株和突变菌株形成的胞外多糖合成能力。当变形链球菌的RgpAc基因敲除后，合成水溶性葡聚糖和胞外多糖的能力均下降，导致生物膜形成的基质缺乏，最终抑制了生物膜的形成。突变菌株加入不同浓度的c-di-GMP之后，生物膜形成能力增加，推测原因是外源性的c-di-GMP增加后促进了其与下游信号通路受体的结合，最终使生物膜的形成量增加。采用RNAfold软件分析RgpAc基因的非编码RNA的二级结构，构建了RgpAc基因荧光素酶报告基因载体和体外转录载体，为后续实验提供了一个重要的研究平台。.意义：研究结果扩展了人们对c-di-GMP 这一在细菌中极为重要的第二信使在革兰氏阳性菌中作用机制的了解。