课题基金 / 基金详情

金黄色葡萄球菌内源信号分子一氧化氮的功能及机制研究

批准号:
32070132
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
孙宝林
依托单位:
学科分类:
病原细菌学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙宝林

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
一氧化氮 (NO) 作为信号分子首先在真核生物中被发现可由一氧化氮合酶 (NOS) 产生,后来发现某些革兰氏阳性菌如金黄色葡萄球菌可通过细菌来源的NOS (bNOS) 产生低浓度的NO。研究发现,细菌内源NO对自身耐药性、致病性以及压力应答有重要调控作用,但相关的分子机制研究甚少。我们前期在临床来源的VISA菌株中发现,bNOS敲除导致万古霉素抗性明显降低,自溶、生物被膜形成以及侵染巨噬细胞能力均增强;我们通过蛋白质组学鉴定了金黄色葡萄球菌中可被其内源NO亚硝基化修饰的蛋白质靶点,并获得了WalK和MgrA相应靶点的点突变菌株,发现该类突变均导致万古霉素敏感性增加、自溶增强。深入研究金黄色葡萄球菌bNOS的表达调控机制以及内源NO调控致病性和耐药性的分子机制,将从分子层面解析细菌内源NO在细菌信号传递中的重要性,并可能为金黄色葡萄球菌及其他细菌病原体的感染治疗提供新策略。
英文摘要
Nitric oxide (NO) is an important signaling molecule first found to be synthesized by NO synthases (NOS) in eukaryotes and functions as a regulator of physiology and immunity. Furthermore, several gram-positive bacteria including Staphylococcus aureus possess a bacterial NOS-like protein (bNOS), which synthesizes low concentration of NO. Studies suggest that bacterial endogenous NO plays an important role in regulating antibiotic resistance, virulence and stress responses, but the relevant molecular mechanisms remain unclear. Our previous work has indicated that bNOS deletion in a clinical vancomycin-intermediate S. aureus causes reduced vancomycin resistance and increased autolytic activity, biofilm formation, and phagocyte internalization. In addition, a mass spectrometry-based proteomic analysis was applied to identify the S-nitrosocysteine residues modified by endogenous NO in S. aureus strain XN108, and then the related cysteine point mutation of walR(C67S), walR(C33S) and mgrA(C12S) were constructed. All of these mutant strains exhibit increased vancomycin susceptibility and autolytic activity. This project aims to investigate the transcriptional factors controlling the expression of bNOS and the molecular mechanism of how endogenous NO regulating antibiotic resistance and virulence in S. aureus. This study will not only deepen our understanding of the significance of endogenous NO in bacterial signal transduction, but also provide novel strategies for the treatment of infection caused by S. aureus and other bacterial pathogens.
金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)是人类主要的机会性细菌病原体,自然界中广泛存在,其感染可能引发肺炎、心内膜炎、骨髓炎,甚至脓毒血症等多种严重疾病 。金黄色葡萄球菌的感染治疗主要依赖抗生素,然而抗生素的使用以及滥用催生并富集了耐药性菌株,尤其是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌在医院和社区的广泛感染与传播已成为最难解决的感染性问题 。在环境与宿主体内的长期进化过程中,金黄色葡萄球菌发展出了非常灵敏完善的环境刺激应答机制, 其致病性和耐药性发生、特异性基因表达、与宿主相互作用等行为受到细菌胞内一系列调控体系和复杂网络的严密调控 。随着对金黄色葡萄球菌研究的深入,很多重要调控单元被逐步揭示,如二元信号系统、群体感应系统、Sar 家族转录因子以及气体信号分子等。目前被广泛研究和报道的气体信号分子主要有三种:一氧化氮(NO), 一氧化碳(CO)和硫化氢(H2S)。细菌内源产生的 NO 作为信号分子,可以影响细菌的环境适应性、压力应答、抗性及毒力等多种细胞行为。通过前期研究,我们发现临床来源的金黄色葡萄球菌 VISA 菌株 XN108 的NOS 敲除导致生长速率在对数后期减慢,自溶、生物被膜形成以及侵染巨噬细胞能力均增强。另外在甲氧西林敏感菌株( MSSA) NCTC8325 中 NOS 敲除后也出现生物被膜下降以及溶血能力减弱。这些结果表明金黄色葡萄球菌 NOS 在毒力发生过程中扮演了重要角色, 但具体分子机制尚不清楚。我们选择了一株临床来源的VISA菌株XN108作为主要研究对象,结合蛋白质组学分析,揭示了细菌NOS来源的NO及其介导的S-亚硝基化修饰在介导金黄色葡萄球菌万古霉素抗性中的作用机制:NOS来源的NO通过介导MgrA和WalR发生S-亚硝基化修饰,对自溶相关的靶基因进行直接的负调控,导致细胞的自溶活性下降,介导细胞壁厚度增加,进而促进金黄色葡萄球菌的万古霉素耐药性。以上研究将从分子层面解析深入解析金黄色葡萄球菌NOS及其内源产生的NO通过引起靶标蛋白的S-亚硝基化修饰,深入研究金黄色葡萄球菌内源 NO 的信号分子功能,包括 bNOS 的激活与表达调控机制,以及内源 NO 对细菌致病性和耐药性的调控机制解析,将加深对细菌内源气体信号分子 NO 的调控机制及相关生理行为的理解,并可能为金黄色葡萄球菌及其他细菌病原体的感染治疗提供新型药物靶点和策略
金黄色葡萄球菌毒素-抗毒素系统SavRS调控毒力及宿主关键信号通路的分子机制
  • 批准号:
    32370184
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    孙宝林
  • 依托单位:
金黄色葡萄球菌群体感应信号分子AI-2的受体鉴定及调控致病性的分子机制
  • 批准号:
    31870126
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    孙宝林
  • 依托单位:
金黄色葡萄球菌临床菌株III-A CRISPR-Cas 系统的功能与机制研究
  • 批准号:
    31670133
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    孙宝林
  • 依托单位:
金黄色葡萄球菌万古霉素中度耐药机制的研究
  • 批准号:
    81371850
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    孙宝林
  • 依托单位:
国内基金
海外基金