2型猪链球菌MocR家族转录调控因子SSU0562基因敲除突变体的构建及毒力分析

目的:构建2型猪链球菌强毒株05ZYH33中MocR家族转录调控因子SSU0562基因敲除的突变株,探索SSU0562基因缺失对细菌基本生物学特性和毒力的影响。方法:构建左右两侧为SSU0562基因上下游的同源序列,中间部分为壮观霉素抗性基因(Spcr)的基因敲除质粒,通过同源重组的方法筛选SSU0562基因敲除突变株Δ0562。对突变株与野生株的基本生物学特性进行系统的比较分析,并且将小鼠作为动物感染的模型来研究突变株的毒力。结果:组合PCR的分析及基因测序结果均表明Spcr完全取代了S.suis2中SSU0562基因位点,表明基因敲除突变体Δ0562构建成功,反转录PCR(RT-PCR)证实了突变株Δ0562中SSU0562基因在转录水平的缺失;在溶血活性、生长速率及对小鼠的致病力方面,突变株Δ0562与野生株05ZYH33相比均无显著差别,然而革兰染色实验显示突变株Δ0562的成链能力明显减弱。结论:猪链球菌强毒株05ZYH33的毒力并未因SSU0562基因的缺失而发生显著性改变,表明SSU0562基因并非猪链球菌的毒力决定因子,但很有可能参与猪链球菌成链能力的调控。     

猪链球菌2型菌毛骨架蛋白编码基因SSU2101敲除突变株的构建及其生物学功能

利用同源重组基因敲除方法构建猪链球菌2型(Streptococcus suis serotype2,S.suis2)中国强毒株05ZYH33菌毛骨架蛋白(Backbone protein,BP)编码基因SSU2101敲除突变株。采用引物特异性PCR分析、Southern杂交及RT-PCR等方法鉴定,证实成功构建了BP基因缺失突变株。生物学特性显示,突变株的菌落形态、溶血活性以及染色特性方面与野生株之间均无明显差异。小鼠致病性试验结果显示,突变株的毒力比野生株显著减弱。研究结果提示菌毛在S.suis2感染致病过程中起重要作用,为系统研究S.suis2菌毛分子装配机制及其生物学功能奠定了基础。     

2型猪链球菌SSU0448基因敲除突变株的构建及其毒力分析

【目的】 通过构建2型猪链球菌(SS2)强毒株05ZYH33的SSU0448基因缺失突变株Δ0448和互补株CΔ0448,探索SSU0448基因缺失对细菌基本生物学特性和细菌毒力的影响。【方法】用同源重组基因敲除方法构建筛选强毒株05ZYH33中N-乙酰半乳糖胺和半乳糖胺代谢途径相关转录调节因子SSU0448基因的缺失突变株,比较分析突变株Δ0448与野生株05ZYH33、互补株CΔ0448的基本生物学特性,小鼠毒力实验分析SSU0448基因缺失对细菌毒力的影响。【结果】PCR检测分析显示,SSU0448基因在转化重组体中被壮观霉素抗性基因所替代,表明基因敲除突变株构建成功;同时构建了基因功能互补株CΔ0448。生物学特性实验表明突变株Δ0448在成链能力上较野生株明显减弱,对数生长期稍短,快速到达平台期;而菌落形态、革兰氏染色和溶血活性方面无明显差异;小鼠毒力实验发现,突变株毒力并无显著改变。【结论】SSU0448基因的敲除能够改变2型猪链球菌的成链能力;不影响其侵袭致病能力,可能延缓2型猪链球菌的发病过程,此研究为2型猪链球菌致病感染奠定了基础。     

猪链球菌2型05Z33强毒株转录调控因子Rgg基因敲除突变体的构建及毒力分析

目的:构建猪链球菌2型强毒株05ZYH33转录调控因子Rgg的基因敲除突变体,观察其生物学性状,并在动物感染实验中比较敲除株与野生株的毒力差异,为进一步研究猪链球菌转录调控因子在致病中的作用提供实验基础。方法:分别以猪链球菌2型05ZYH33基因组和pSET1质粒为模板,扩增基因SSU05_1997两侧各约500 bp的片段为上下游同源臂,氯霉素(Cm)抗性基因为中间片段,采用重叠PCR方法连接3个片段;连接产物先克隆到T载体上,再经过酶切克隆到温度敏感自杀载体pSET4S上;将构建的基因敲除载体pSET4S-1997电转化入05ZYH33感受态细胞,通过改变培养温度筛选出基因敲除突变体05Z33△rgg;对敲除株和野生株的生物学性状及小鼠和猪的致病性进行了初步比较。结果:PCR分析和测序结果均显示基因SSU05_1997完全被Cm抗性基因所替代,基因敲除突变体构建成功;05ZYH33△rgg对小鼠和猪的致病性与野生株相比无明显差异。结论:转录调控因子Rgg可能和猪链球菌2型的毒力无关。     

2型猪链球菌srtBCD菌毛岛SSU2100基因的克隆表达与免疫学特性

【目的】研究2型猪链球菌(Streptococcus suis serotype 2,S.suis 2)野毒株05ZYH33的srtBCD菌毛岛菌毛亚蛋白SSU2100的免疫保护性作用。【方法】通过PCR扩增出SSU2100基因片段,将目的基因克隆到表达载体pET28a上,转化入E.coli BL21感受态中表达,亲和层析法纯化目的蛋白;Western blot检测SSU2100蛋白的免疫原性,重组蛋白免疫BALB/c小鼠,ELISA法检测多抗血清的效价及IgG亚型,研究重组蛋白的免疫保护作用。【结果】在原核系统成功表达出了SSU2100蛋白;ELISA结果显示重组蛋白能够刺激小鼠产生高效价的免疫抗体;动物实验表明该蛋白具有良好的免疫保护作用。【结论】菌毛亚蛋白SSU2100可以作为S.suis 2亚单位疫苗的候选分子,为系统地阐释srtBCD菌毛岛在S.suis 2致病机制中的作用奠定基础。     

S.suis 2中国强毒株烯醇化酶Enolase基因的分子克隆及蛋白生物功能研究

对中国强毒株S.suis 2烯醇化酶Enolase进行克隆表达、定位分析、酶活性检测及免疫相关功能研究,探讨Enolase在S.suis 2致病中的作用。基于S.suis 2 05ZYH33全基因组测序,对Enolase编码基因进行生物信息学分析。构建pET32a∷eno重组表达质粒,转化入E.coli BL21中诱导表达,利用His-Beads和FPLC纯化后获得Enolase重组蛋白。对纯化后的Enolase进行酶活性检测,鉴定其糖代谢功能。然后利用FCM分析Enolase在S.suis 2的定位情况,最后通过外周血单核细胞MTT实验检测Enolase对PBMCs活性的影响。同源性分析发现S.suis 2 eno与多种细菌中eno高度同源。SignalP和TMHMM分析发现Enolase没有信号肽也没有跨膜区。eno分子克隆并测序显示长度为1 308 bp。重组质粒经诱导表达并纯化后,获得75 kD的Enolase蛋白。纯化的重组Enolase有将2-PEG转化成PEP的能力。FCM分析表明Enolase也存在于细菌表面。MTT测试表明Enolase能够引发PBMCs活性的下降。Enolase不仅在S.suis 2体内参与基础代谢活动,同时也存在于S.suis 2表面,可能通过破坏单核细胞参与感染过程。     

高致病性2型猪链球菌plcR基因敲除株的构建及其相关生物学特性的研究

【目的】构建高致病性2型猪链球菌05ZYH33菌株plcR基因敲除株,通过比较突变株与野生株生物学特性的差异,研究plcR基因在2型猪链球菌致病过程中的作用。【方法】利用同源重组技术敲除plcR基因,多重交叉PCR及RT-PCR鉴定并测序验证。比较野生株与突变株基本生物学特性的差异,小鼠攻毒实验分析plcR基因缺失对细菌毒力的影响。【结果】经RT-PCR证实05SSU0241与05SSU0242共转录,通过多重交叉PCR及RT-PCR证实成功构建plcR基因缺失突变株,基本生物学特性显示突变株的生长速率、菌落形态、溶血活性均无显著改变,小鼠致病性试验结果显示,野生株攻毒的小鼠死亡率为70%,突变株攻毒的小鼠死亡率为40%,毒力较野生株显著降低。【结论】plcR基因作为2型猪链球菌有毒株基因组中特有的外源基因,在细菌致病过程中具有重要作用。     

2型猪链球菌中国强毒株05ZYH33 sao基因敲除突变株的构建及其生物学功能

构建2型猪链球菌(Streptococcus suis serotype 2,S.suis 2)中国强毒株05ZYH33的sao基因敲除突变株。构建中间为壮观霉素抗性基因,两侧为sao编码基因上下游同源序列的基因敲除载体,同源重组筛选sao基因敲除突变株。PCR、RT-PCR、Western Blot对疑似突变株进行验证,实验结果均证实sao基因完全被spc抗性基因替代,成功构建了突变株05ZYH33-sao。对野生型菌株和突变株进行菌落溶血活性、生长特性、小鼠致病性比较,结果表明sao基因的敲除并未使野生型菌株在以上三方面产生明显的变化。筛选获得的05ZYH33 sao基因突变株为进一步研究sao基因在05ZYH33致病过程中的作用奠定了基础。     

外源糖原调控猪链球菌基因表达的转录组分析

【背景】碳水化合物的利用与猪链球菌在宿主体内的定殖和致病性密切相关。感染期间,宿主细胞释放的糖原可能是猪链球菌重要的碳源。【目的】从转录组学角度解析猪链球菌全基因转录水平对外源糖原诱导的响应,特别是毒力基因。【方法】将猪链球菌2型强毒株分别用糖原和葡萄糖进行液体培养,通过高通量转录组测序,比较分析糖原对猪链球菌代谢通路和毒力基因差异表达的影响,并通过体外试验和攻毒试验进行验证。【结果】猪链球菌在糖原培养基中生长良好。转录组数据显示,糖原培养条件下的猪链球菌共有908个基因差异表达,基因组占比46.07%,其中501个基因上调表达,407个基因下调表达。富集分析结果表明,糖原影响了猪链球菌广泛的基础代谢过程,但糖酵解途径保持稳定。30个毒力基因的表达水平发生变化,重要的毒力因子SLY、ApuA、ArcABC等的基因转录水平大幅度升高(倍数>20)。糖原培养后的猪链球菌的溶血活性、黏附和侵入能力显著上升,对受试动物的毒力增强,证实猪链球菌能够响应糖原诱导,糖原能调控猪链球菌的致病性。【结论】外源糖原的利用显著影响了猪链球菌的基因表达谱,这种对碳源的响应是细菌对不断变化的生存环境的适应...     

猪链球菌2型强毒株05ZYH33转录调控因子Rgg基因敲除突变体与野生株的基因表达差异分析

目的:为了解猪链球菌2型强毒株05Z33转录调控因子Rgg的调控作用,用基因芯片方法分析野生株与rgg基因敲除突变体之间的差异表达基因。方法:用猪链球菌2型全基因组序列点样制备芯片,将芯片运用于rgg敲除株与野生株的基因表达差异研究,采用定量real-time PCR(qRT-PCR)验证表达谱结果。结果:在突变体中共发现45个基因表达量变化在2倍以上,其中19个基因表达上调,26个基因表达下调。这些基因在细菌毒力、免疫抗原、DNA合成和修复、基础代谢和ABC转运系统等方面起着重要作用。结论:转录调控因子Rgg是一个全局调控因子,但rgg敲除后并不影响猪链球菌的毒力。     

高致病性2型猪链球菌截短型类枯草杆菌丝氨酸蛋白酶基因的鉴定和功能研究

【目的】克隆表达高致病性2型猪链球菌05ZYH33株的SspA截短型基因,验证其是否具有酶学活性,并构建该基因的缺失突变株细菌,探讨其在2型猪链球菌致病过程中所起的作用【。方法】构建SS2的SspA截短型基因05SSU0811原核表达质粒,表达并纯化05SSU0811蛋白,运用丝氨酸蛋白酶底物Succinyl-Ala-Ala-Pro-Phe-p-nitroanilide(pNa),通过显色反应检测表达产物的酶学活性;运用同源重组技术敲除05SSU0811基因,多重交叉PCR筛选敲除株并测序鉴定,动物试验分析05SSU0811基因缺失对细菌毒力的影响。【结果】成功表达并纯化05SSU0811蛋白,浓度约为3.5 g/L。丝氨酸蛋白酶活性测定试验证实其具有酶学活性;获得05SSU0811基因缺失突变株,小鼠攻毒试验表明,野生株攻毒的20只小鼠全部死亡,基因缺失突变株攻毒组死亡9只,死亡率45%,两组间死亡率有显著性差异。表明05SSU0811基因缺失的菌株毒力较野生株明显下降。【结论】05SSU0811基因编码的截短型丝氨酸蛋白酶仍然具有酶学活性,SS2的截短型基因SspA在高致病性2型猪链球菌的致病性方面具有一定作用。     

2型猪链球菌gene0969基因敲除突变体的构建及毒力分析

目的:构建2型猪链球菌强毒株05ZYH33毒力岛89K上的Ⅳ型分泌系统组分gene0969敲除突变体,初步分析其活性,为进一步研究猪链球菌假想毒力因子在致病中的作用提供实验基础。方法:以05ZYH33基因组为模板,PCR扩增gene0969基因的上下游片段;以穿梭质粒pSET1为模板,PCR扩增氯霉素抗性基因Cm;采用重叠PCR方法搭建3个片段,并克隆到自杀载体pSET4s上,构建基因敲除载体,通过同源重组构建gene0969突变体,再用小鼠感染模型对突变株和野生株的毒力进行比较。结果:获得了gene0969基因敲除突变体,并发现其毒力与野生型相比有下降趋势。结论:2型猪链球菌假想毒力因子gene0969可能与毒力有关,其作用和机制值得进一步分析。     

Prevalence of Streptococcus suis genotypes in wild boars of Northwestern Germany

Invasive serotype 2 (cps2+) strains of Streptococcus suis cause meningitis in pigs and humans. Four case reports of S. suis meningitis in hunters suggest transmission of S. suis through the butchering of wild boars. Therefore, the objective of this study was to investigate the prevalence of potentially human-pathogenic S. suis strains in wild boars. S. suis was isolated from 92% of all tested tonsils (n=200) from wild boars. A total of 244 S. suis isolates were genotyped using PCR assays for the detection of serotype-specific genes, the hemolysin gene sly, and the virulence-associated genes mrp and epf. The prevalence of the cps2+ genotype among strains from wild boars was comparable to that of control strains from domestic pig carriers. Ninety-five percent of the cps2+ wild boar strains were positive for mrp, sly, and epf*, the large variant of epf. Interestingly, epf* was significantly more frequently detected in cps2+ strains from wild boars than in those from domestic pigs; epf* is also typically found in European S. suis isolates from humans, including a meningitis isolate from a German hunter. These results suggest that at least 10% of wild boars in Northwestern Germany carry S. suis strains that are potentially virulent in humans. Additional amplified fragment length polymorphism analysis supported this hypothesis, since homogeneous clustering of the epf* mrp+ sly+ cps2+ strains from wild boars with invasive human and porcine strains was observed.     

猪链球菌2型可能的毒力基因的发现

猪链球菌2型(SS2)感染已成为影响全世界养猪业的重要问题之一。SS2菌株可分为毒力株、弱毒力株和无毒力株,但目前尚无区分此3类菌株的快速、有效的检测方法。为了获得毒力株特异的基因序列,对毒力株HA9801及无毒力株12^#进行了抑制性差减杂交(SSH)实验,获得了5个可能的新的毒力基因片段,分别是转录调节子、氨基酸通透酶、ABC转运子及表面锚定蛋白,在国内外尚属首次报道。这一发现将有助于区分SS2型菌株的毒力类型,并为SS2毒力株检测方法的建立奠定基础。     

Identification and characterization of novel immunogenic proteins of Streptococcus suis serotype 2

Streptococcus suis, a zoonotic pathogen, caused serious outbreaks in humans with high mortality rates in the past decade. To develop safer and more effective vaccines, particularly for human protection, cell wall and extracellular proteins of S. suis serotype 2 were analyzed by an immunoproteomic approach in this study. Thirty-two proteins with high immunogenicity were identified and 22 of them were newly identified. Further analyses of 9 selected proteins revealed that (1) these 9 proteins were expressed in all tested virulent S. suis serotype 2 isolates, (2) antisera against 6 of the selected proteins efficiently killed the bacteria by opsonized phagocytosis in human blood, and (3) significantly higher levels of serum antibodies against 3 proteins were detected in both patients and infected swines. Therefore, our results suggest the 3 proteins (SSU98_0197, SSU98_1094 and SSU1664) have strong potential to be vaccine candidates.