课题基金 / 基金详情

肠道中梭杆菌的菌种结构多样性及其保守外膜蛋白BamA致病机制研究

批准号:
82072236
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
毕德玺
依托单位:
学科分类:
病原细菌与感染
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
毕德玺

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
肠道菌群中梭杆菌参与肠道疾病发生发展。但肠道梭杆菌的菌种结构特征、毒力因子和致病机制尚不明确。本课题发现肠道梭杆菌有菌种多样性,结构组成在个体间存在差异;但不同梭杆菌菌种反而表现类似毒力,提示它们可能具有共同毒力因子;进而经比较基因组学发现参与V型分泌的BamA蛋白在梭杆菌中保守,有潜在毒力功能。我们推测:BamA为梭杆菌共有毒力因子,通过控制其他毒力因子分泌或/和通过与宿主细胞直接作用,介导肠道梭杆菌发挥致病性。我们将通过bamA基因敲除回补、细胞动物实验、效应物鉴定、蛋白结构鉴定、生物信息学挖掘、临床样本分析等,研究:(1)梭杆菌保守蛋白BamA介导的毒力及与宿主细胞互作机制,(2)BamA介导毒力效应物释放机制及与效应物间间调控作用;(3)BamA生物学功能的结构基础。阐明BamA参与梭杆菌致病性的分子机制;探索梭杆菌促进肠道疾病发生发展的病因学,为相关疾病诊疗提供新思路。
英文摘要
The Fusobacterium in gut microbiota has been proven to involve in the pathogenesis of certain intestinal diseases. But the composition features of gut Fusobacterium communities, the virulence factors encoded by this genus and the relevant pathogenic mechanisms are largely unknown. This project has discovered that the species compositions of gut Fusobacterium communities display diversity and there also is composition variety among hosts. But interestingly, isolates of different species showed similar virulence, suggesting that Fusobacterium may encode conserved virulence factors. Further comparative genomic analysis revealed that an outer membrane protein, BamA, recently found to be responsible for type V secretion, was conserved among Fusobacterium and might participate in virulence. We hypothesize that BamA is a conserved virulence factor of Fusobacterium via controlling the secretion of other virulence effectors and/or direct interaction with host cells in gut. We will conduct bamA gene knockout and complementation, cellular and animal study, effector characterization, protein structure characterization, bioinformatics and clinical study, to investigate a) the virulence and the relevant molecular change in host cells mediated by BamA; b) virulence effector secretion mechanism of BamA and its regulation on effectors; and c) the structural basis of BamA. This project will illustrate the molecular mechanism of BamA-mediated virulence of Fusobacterium, which could promote the understanding of Fusobacterium-driven etiology of gut diseases and provide new thoughts to the diagnosis and treatment of gut diseases.
肠道微生态失调已发现与多种疾病存在直接关系,已成为相关疾病诊断干预的新兴方向。然而,肠道菌群高度多样化,目前对其理解仍如冰山一角,亟需明确疾病相关肠道菌发挥致病性的遗传基础和分子机制,建立致病性肠道菌与疾病间的病因学理论基础。本课题关注肠道菌群中梭杆菌属(Fusobacterium)参与肠道疾病的致病机制。肠道梭杆菌与炎症性肠病、结直肠癌等肠道疾病的发生发展密切相关。但目前对其在肠道中的菌种及亚种分布、以及发挥致病作用的理解仍然有限。本研究通过肠道细菌分离培养和开发一系列高物种分辨率、高特异性新型检测技术,结合大样本研究,系统探明肠道菌群中梭杆菌群体的组成特征,揭示梭杆菌的菌种及亚种组成分布具有高度多样性和个体间异质性。基于梭杆菌分子遗传特征,建立梭杆菌遗传分型。并明确疾病中梭杆菌的临床分布特征和分型之间的差异化临床意义。揭示L1型梭杆菌,包括具核梭杆菌及其亲缘菌种,在CRC患者粪便和肿瘤组织富集,与CRC发生具有密切关联;而以可变梭杆菌和溃疡梭杆菌为代表的L5型梭杆菌,其丰度与脉管浸润呈明显正相关;表明梭杆菌的致病能力可能与其所属遗传分支有关。本研究进一步结合细胞和小鼠实验明确,L1和L5型梭杆菌可能同时存在共性致病机制和差异性致病机制。生物信息学分析发现V型分泌系统关键蛋白BamA(β-桶装装置亚基A),在梭杆菌种高度保守且高度同源,是潜在毒力因子。通过构建过表达突变株株,发现BamA促进肿瘤细胞增值,在机制层面,这一功能可能与其介导胞外蛋白分泌及调节可诱导炎症反应的细胞膜相关脂类化合物(20-Oxo-leukotriene E4)的合成代谢有关。此外,还发现不同亚型中BamA可能介导分型特异性毒力因子分泌,这可能是导致分型特异性致病差异的重要原因。本课题首次系统阐明肠道中梭杆菌的菌种结构多样性特征,建立梭杆菌遗传分型并明确其临床意义,发现BamA介导的致病作用和相关机制,进而开发一系列分子检测技术。因此本项目具有重要的科学意义和临床转化价值。
IS26介导肺炎克雷伯菌耐药区域结构变异机制及对适应度代价影响研究
  • 批准号:
    81702037
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    毕德玺
  • 依托单位:
国内基金
海外基金