SrrAB-VraSR协同调控表皮葡萄球菌生物膜形成及PCD的分子机制
批准号:
82060380
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
32.0 万元
负责人:
武有聪
依托单位:
学科分类:
病原生物变异与耐药
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
武有聪
中文摘要
表皮葡萄球菌生物膜引起的持续性感染目前尚无有效治疗药物。双组分信号转导系统(TCS)能感应环境中压力因子的变化,调控细菌的多种生物学功能。前期发现TCS-SrrAB通过ica途径调控表皮葡萄球菌生物膜形成,但与药物敏感性无直接关系,而敲除TCS-VraSR后表皮葡萄球菌生物膜形成能力降低,生物膜内死细菌数显著增多,抗压能力下降,转录组测序提示VraSR负调节Cid/Lrg系统来介导表皮葡萄球菌的存活(PCD),并且磷酸化VraR蛋白能与ica启动区结合,提示SrrAB与VraSR存在协同作用。后续将构建SrrAB-VraSR双突变株,互补株,过表达株,结合转录组测序筛选可能受SrrAB/VraSR调控的下游靶基因,并用凝胶阻滞试验、启动子融合技术和染色质免疫共沉等进行验证,探索SrrAB/VraSR协同调控表皮葡萄球菌生物膜形成及PCD的分子机制,为研究抗细菌生物膜药物靶点奠定基础。
英文摘要
At present, no effective antibiotics can be used to kill the bacteria within biofilm formed by Staphylococcus epidermidis. The two-component regulatory system (TCS) is capable of rapidly sensing environmental stimuli and controlling multi-biological activities in bacteria. Previous study has found that TCS-SrrAB, having little relationship with drug tolerance, regulates biofilm formation in ica-dependent pathway. However, deletion of TCS-VraSR resulted in decreased biofilm formation, more dead cells within biofilm significantly, and decreased tolerance against environmental stressor, and phosphorylated VraR can bind with promoter region of ica operon. The above data indicated that SrrAB cooperating with VraSR regulate the biofilm formation and bacterial programmed cell death (PCD). Then further study on phenotypic changes will be performed after construction of △SrrAB-VraSR mutant, complementary strain and over-express strain. RNA Seq will be used to analyze expression level of genes involved in phenotype change, and the suspected ones regulated by SrrAB/VraSR will be confirmed by electrophoretic mobility shift assay (EMSA), lacZ reporter plasmid, Chromatin immunoprecipitation (ChIP), and DNase I footprinting. It lays a theoretical foundation for the study on drugs against bacterial biofilm infection.
葡萄球菌是医院内感染的重要病原体之一。表皮葡萄球菌不产生毒素和侵袭性酶,主要在介入性生物材料表面形成生物膜,或在胁迫因子作用下形成持留菌,在适应环境的同时引起慢性持续性感染。前期研究表明,以单一双组分系统(two-component regulatory system, TCS)为靶点的抗持续性感染的基础性研究都不能彻底控制葡萄球菌生物膜及持留菌的形成,联合2对重要双组分系统的研究可能才是防治葡萄球菌感染的可行思路。. 本文在SE1457∆srrAB突变株的基础上进一步敲除vraSR,构建SE1457∆srrAB-vraSR突变株,SE1457∆vraSR-lrgAB突变株,SE1457∆lrgAB突变株,系统研究TCS-SrrAB与VraSR协同调控表皮葡萄球菌生物膜形成、程序性细胞死亡、氧化应激等的分子机制。首次同时敲除2对TCS,获得SE1457∆srrAB-vraSR突变株。与SE1457相比,∆srrAB-vraSR突变株几乎不形成生物膜,自溶能力增强;∆lrgAB突变株生物膜形成降低,自溶能力增强,对高糖和酸性环境的耐受力降低;∆vraSR-lrgAB突变株生长迟缓(25℃和40℃下尤为明显),药物敏感性增强,自溶能力显著增强,生物膜形成能力显著降低;∆srrAB突变株胞内外氧化应激能力显著下降。RNA-Seq提示∆srrAB-vraSR有差异表达基因304个,上调基因205个,下调基因99个。差异表达基因主要涉及呼吸代谢、生长分裂、氧化应激等相关基因。EMSA进一步发现,磷酸化的VraR能与cidA、lrgAB基因的启动子区结合;磷酸化的SrrA能与katA、ahpC、scdA、SERP1797和SERP0483基因的启动子区结合。上述结果提示:(1)SrrAB与VraSR通过ica依赖途径协同调控表皮葡萄球菌生物膜的形成,并通过调节细菌的糖代谢、蛋白质代谢间接影响三羧酸循环,进而影响表皮葡萄球菌的生长、存活及对环境胁迫的耐受力。(2)VraSR通过CidA-LrgAB途径影响表皮葡萄球菌生长与存活、药物敏感性、自溶能力和生物膜形成。(3)SrrAB通过调控ROS清除相关基因的转录,有利于表皮葡萄球菌抵抗ROS压力,以适应环境中的氧化应激。上述结果对以SrrAB和VraSR两对关键双组分系统为靶点的药物研发具有重要指导意义。
双组分信号转导系统VraSR调控表皮葡萄球菌生物膜形成的分子机制研究
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批准号:81660346
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:37.0万元
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批准年份:2016
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负责人:武有聪
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依托单位:
国内基金
海外基金