课题基金 / 基金详情

AcrAB-TolC功能失活与CpxAR激活协同增强沙门菌对黏菌素敏感性的分子机制

批准号:
32072913
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
胡功政
依托单位:
学科分类:
兽医药物学与毒理学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
胡功政

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
黏菌素耐药性是全球关注的焦点。前期原创性发现:沙门菌AcrAB-TolC失活(△acrB)与CpxAR激活(cpxR过表达,△cpxR/pcpxR)协同作用时,菌株(JS△acrB△cpxR/pcpxR)对黏菌素敏感性显著增强,但其分子机制尚未阐明。本课题通过P-lacZ转录融合构建,探究AcrAB-TolC失活(基因缺失、EPIs应用)和CpxAR激活间的协同作用;基于转录组学研究,探明差异化表达基因及其信号通路;基于代谢组学分析,挖掘差异化的细胞内代谢物和代谢途径;最后在分离菌中,应用EPIs及其配合CpxAR激活剂分析验证。从源头揭示AcrAB-TolC失活与CpxAR激活协同,增强沙门菌对黏菌素敏感性的分子机制。本研究不仅对开拓细菌代谢、外排泵、双组份调控系统及其与耐药关系研究的新领域有重要学术价值,而且可为多途径寻找抗菌作用新靶点和防控耐药菌感染的新思路提供科学依据。
英文摘要
Colistin resistance in bacterial has been the focus of attention in the world in recent years. Our previous studies have originally shown that the susceptibility of the constructed strain (JS∆acrB∆cpxR/pcpxR) to colistin was greatly enhanced when the active efflux pump AcrAB-TolC functional inactivation derived from∆acrB mutation in Salmonella enterica serovar Typhimurium acted synergistically with CpxAR activation (the overexpression of the cpxR gene in TCS CpxAR of JS∆cpxR/pcpxR mutant strain) . However, molecular mechanism of this phenomenon has still remained unclear to date. In this project, the synergistical relationship between AcrAB-TolC functional inactivation and CpxAR activation in Salmonella isolates will be elucidated through deleting tolC gene (∆tolC mutant), phage transduction, the reconstruction of promoter P-lacZ transcription fusion and using efflux pump inhibitors. Based on transcriptomic studies, the differentially expressed genes among reconstructed deletion mutants will be found out. Overmore, the differentially metabolic molecules and metabolic paths will be unearthed based on metabolomic analysis. In the end, analysis and confirmation were performed in the clinic isolates by using efflux pump inhibitors (EPIs) and the combination of EPIs+CpxAR activator (EDTA). From the multi-perspectctives and multilevels of phenotype, gene, mRNA expression and metabolomics, the metabolites, metabolic paths and their signal pathway of AcrAB-TolC functional inactivation by using various methods and CpxAR activation synergistically increasing the expression of the cpxR and mgrB genes and changing the express of other genes relative to colitin resistance will deep be uncovered, and the molecular mechanism of AcrAB-TolC inactivation’synergistically enhanging the susceptibility of the tested strains to colistin will systematically be elucidated. This project has not only important academic value for setting up innovatively new research area of mutual relationship among bacterial metabolism, Efflux pump, two component signal transduction system (TCS ) and bacterial resistance but also can provide scientific foundation for finding novel targets for antimicrobial therapy and a new way to control of colistin-resistant bacteria infection.
前期试验证明:AcrAB-TolC功能失活与CpxAR激活能协同增强沙门菌对黏菌素的敏感性,但其分子机制有待阐明。本课题利用噬菌体转导技术,探究AcrAB-TolC失活(cpxR和acrB、tolC缺失、EPIs(CCCP、黄芩苷、小檗碱、粉防己碱和阿奇霉素)应用)和CpxAR激活(EDTA)间的协同作用;基于转录组学研究,探明差异化表达基因及其信号通路;基于代谢组学分析,挖掘差异化的细胞内代谢物和代谢途径。最后在分离菌中,应用EPIs及其配合CpxAR激活剂分析验证。从源头揭示AcrAB-TolC失活与CpxAR激活协同,增强沙门菌对黏菌素敏感性的分子机制。研究表明:构建的cpxR和tolC双基因缺失株JSΔtolCΔcpxR和回补株JSΔtolCΔcpxR/pcpxR,对黏菌素的敏感性远高于原菌株(256倍);体外联用外排泵抑制剂EPIs(CCCP、黄芩苷、小檗碱、粉防己碱和阿奇霉素)和CpxAR激活剂(EDTA),发现亚抑菌浓度的EPIs和EDTA能协同增强沙门菌对黏菌素的敏感性,完全逆转对黏菌素的耐药性。黏菌素的MIC从2-64mg/L下降到1/4-1/8192mg/L。比较转录组分析表明:cpxR和tolC缺失可通过促进氧化磷酸化、TCA循环和TMAO呼吸来增强氧化损伤。分子对接和RT-PCR结果表明,黄芩苷联合EDTA不仅影响mcr-1的表达,而且是MCR-1的有效抑制剂。体内疗效试验表明:黄芩苷联合EDTA治疗肝脏和脾脏细菌载量的明显减少。协同机制分析表明:黄芩苷和EDTA通过多种途径增强黏菌素活性,包括加速TCA循环、抑制细菌抗氧化系统和LPS修饰、抑制多药外排泵。代谢组学研究表明:在JSΔtolCΔcpxR和JSΔtolCΔcpxR/pcpxR中,代谢物柠檬酸、a-酮戊二酸和精氨酸硫酸盐的浓度显著高于原菌株,而外源性提供这些代谢物可协同增强黏菌素的杀菌活性,表明这些代谢物可作为黏菌素的佐剂。本研究从基因、代谢组、转录组、RT-PCR等多水平揭示了AcrAB-TolC失活或外排泵抑制与CpxAR激活协同,增强沙门菌对黏菌素敏感性的分子机制。本研究不仅对开拓细菌代谢、外排泵、双组份调控系统及其与耐药关系研究的新领域有重要学术价值,而且所建立的黄芩苷、小檗碱、粉防己碱和EDTA与黏菌素联合的用药方案,对控黏菌素耐药的多重耐药菌感染有重要应用前景。
羟氯柳胺逆转沙门菌黏菌素耐药性的作用靶点及量效关系机制
  • 批准号:
    32373069
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    胡功政
  • 依托单位:
cpxR调控沙门菌对黏菌素敏感性的分子机制
  • 批准号:
    31772799
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    胡功政
  • 依托单位:
鸡伤寒沙门菌双组分信号转导系统CpxAR对MDR和致病性的协调调控机制
  • 批准号:
    31372481
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    胡功政
  • 依托单位:
鸭大肠杆菌marA和acrB单基因缺失株的构建与多重耐药的调控机制
  • 批准号:
    31072170
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    38.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    胡功政
  • 依托单位:
国内基金
海外基金