猪链球菌2型分选酶srtBCD 基因敲除株的构建及其生物学特性分析

【目的】阐明分选酶srtBCD基因在猪链球菌2型致病过程中的作用。【方法】利用同源重组原理构建中间为壮观霉素、两侧为srtBCD基因上下游片段的重组质粒,将构建好的质粒电转化入猪链球菌感受态,筛选srtBCD缺失的突变株,并通过组合PCR和逆转录PCR对其进行验证。生物学功能实验研究srtBCD突变株和野毒株05Z33在生长速率、粘附、毒力等方面的差异。【结果】组合PCR和逆转录PCR结果均证实srtBCD突变株构建成功,体外实验结果显示srtBCD缺失后细菌的生长速率减慢,与Hep-2上皮细胞的粘附率明显降低,小鼠毒力实验数据表明突变株毒力无明显变化。【结论】猪链球菌2型srtBCD基因与细菌的粘附能力有关,为进一步研究猪链球菌2型的致病机理奠定基础。     

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。     

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。     

猪链球菌2型Ⅳ型分泌系统组分VirD4与毒力相关性分析

摘要:【目的】构建猪链球菌2型强毒株05ZYH33毒力岛89 K上的Ⅳ型分泌系统组分VirD4敲除突变株,初步分析其活性和毒力,为进一步研究猪链球菌2 型在逃避宿主天然免疫杀伤中的作用提供基础。【方法】以05ZYH33基因组为模板,PCR扩增VirD4基因上下游同源臂,以穿梭质粒pSET1为模板,PCR扩增氯霉素抗性基因Cm,通过重叠PCR技术搭建上述3个片段并连接至温敏载体pSET4s,构建基因敲除载体pSET4s∷VirD4;通过同源重组构建基因敲除突变株ΔVirD4;通过体外全血杀伤实验、CD1小鼠竞争感染及攻毒实验 对突变株和野生株的毒力进行比较分析。【结果】获得了基因敲除突变株ΔVirD4,通过对比发现其毒力与野生株相比有所降低。【结论】猪链球菌2型Ⅳ型分泌系统组分VirD 与其毒力相关,并在早期抵抗天然免疫细胞杀伤中发挥一定作用。     

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cAMP结合蛋白基因敲除株的构建及生物学特性

目的:构建猪链球菌2型强毒株05ZYH33 c AMP结合蛋白(CRP)编码基因敲除突变株及基因回复互补株,并探究CRP基因的缺失对细菌生物学特性及毒力的影响。方法:构建中间为壮观霉素抗性基因(Spcr)、两侧为CRP编码基因上下游同源序列的基因敲除质粒,通过同源重组筛选CRP编码基因敲除突变株ΔCRP;构建CRP编码基因的互补质粒,通过电转化敲除株ΔCRP,筛选CRP的基因回复互补株CΔCRP;比较分析突变株、野生株和回复互补株的基本生物学特征的差异,并以小鼠作为动物感染模型对突变株、互补株及野生株的毒力进行评估分析。结果:应用组合PCR和基因测序分析,证实构建了CRP的突变株ΔCRP,并筛选出CRP的回复互补株CΔCRP;逆转录PCR证实在突变株ΔCRP中CRP在转录水平缺失,而在回复互补株CΔCRP中其转录回复;在丰富营养情况下,突变株ΔCRP与野生株的溶血活性、生长速率及对小鼠的致病力均无显著性差异,但突变株的成链能力减弱。结论:CRP编码基因的缺失并未显著改变野毒株05ZYH33的基本生物学特性和毒力,提示CRP可能不是猪链球菌的关键毒力决定因子,其参与碳源代谢等功能有待进一步研究。     

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。     

猪链球菌2型不同mrp基因型与毒力的关系

【目的】猪链球菌2型(Streptococcus suis serotype 2,SS2)是重要的人畜共患病病原,且有强弱毒株之分,但至今仍缺少合适的毒力标志基因来鉴定致病性SS2。本文旨在研究mrp基因型与SS2毒力的关系。【方法】通过PCR方法鉴定不同SS2菌株的mrp基因型。再通过"内标"化的斑马鱼感染模型和实时荧光定量PCR,分别测定不同mrp基因型菌株的毒力水平和mrp转录水平。【结果】根据PCR结果可将53株SS2分为mrp-A型(27株)和mrp-B型(26株)两种基因型;mrp-A型菌株比mrp-B菌株毒力偏强,且A型菌株中mrp转录水平更高。【结论】发现mrp基因在SS2中分布广泛,但不同菌株中mrp基因型不同,mrp-A型菌株的致病力更强。而且,以mrp非保守区域作为诊断靶点能有效鉴定SS2强毒株。     

猪链球菌2型唾液酸合成酶neu B基因敲除突变株的构建及其生物学特性

利用同源重组基因敲除方法构建猪链球菌2型强毒株05ZYH33唾液酸合成酶neuB基因敲除突变株。PCR和Southern杂交结果均显示neuB基因在1株转化重组体中完全被壮观霉素抗性基因替代, 表明neuB基因敲除突变体构建成功。生物学特性鉴定显示, 突变体与强毒株在菌落形态、溶血活性以及染色特性方面均无明显差异; 电镜检查发现突变体表面结构组分与强毒株有显著差异, 荚膜明显变薄, 质地更加紧密; 小鼠致病性试验结果显示, 突变体毒力显著减弱。研究结果提示菌体荚膜中的唾液酸对于猪链球菌2型侵袭和致病具有重要作用。     

猪链球菌2型荚膜唾液酸对细菌毒力和宿主炎症反应的影响

【目的】阐明猪链球菌2型荚膜唾液酸是否影响细菌毒力以及宿主对其炎症反应应答,为研究猪链球菌2型的致病机制奠定基础。【方法】比较实验菌株对BLAB/c小鼠模型的致病性;通过涂板计数的方法检测实验菌株在小鼠体内的分布;观察小鼠脑组织病理改变,分析实验菌株感染小鼠后中枢神经系统的病变差异;从小鼠体外全血细胞水平,运用ELISA法检测实验菌株感染后细胞炎性因子的分泌水平。【结果】荚膜唾液酸合成基因neuB缺失突变株ΔneuB相比野生株05ZYH33株,对小鼠毒力显著降低,回复突变株cΔneuB毒力回复至野生株水平;野生株和突变株在血液及脑组织中分布具有显著差异,均可致BLAB/c小鼠脑组织不同程度的损伤;与野生株组相比较,细菌/细胞相互作用不同时间点后,突变株组体外刺激小鼠全血细胞分泌MCP-1、IL-6的水平显著提高;【结论】荚膜唾液酸影响细菌的毒力及宿主细胞对其的炎症反应应答,它是猪链球菌2型穿透血脑屏障导致脑膜炎的重要毒力因子。     

Characterization and Proteome Analysis of Inosine 5-Monophosphate Dehydrogenase in Epidemic Streptococcus suis Serotype 2

Streptococcus suis serotype 2 (SS2) is an important zoonotic pathogen that causes severe disease symptoms in pigs and humans. In the present study, we found one isogenic mutant lacking inosine 5-monophosphate dehydrogenase (IMPDH) ΔZY05719 was attenuated in pigs compared with the wild-type SS2 strain ZY05719. Comparative proteome analysis of the secreted proteins expression profiles between ZY05719 and ΔZY05719 allowed us to identify Triosephosphate isomerase (TPI) and glyceraldehyde phosphate dehydrogenase (GAPDH), which were down expressed in the absence of the IMPDH. Both of them are glycolytic enzymes participating in the glycolytic pathway. Compared with ZY05719, ΔZY05719 lost the ability of utilize mannose, which might relate to down expression of TPI and GAPDH. In addition, GAPDH is a well-known factor that involved in adhesion to host cells, and we demonstrated ability of adhesion to HEp-2 and PK15 by ΔZY05719 was significantly weakened, in contrast to ZY05719. The adhesion to host cells is the crucial step to cause infection for pathogen, and the reduction adhesion of ΔZY05719, to some extent illustrates the attenuated virulence of ΔZY05719.     

The serine/threonine protein kinase of Streptococcus suis serotype 2 affects the ability of the pathogen to penetrate the blood–brain barrier

Streptococcus suis serotype 2 (SS2) is a zoonotic agent that causes meningitis in humans and pigs. However, the mechanism whereby SS2 crosses the microvasculature endothelium of the brain is not understood. In this study, transposon (TnYLB‐1) mutagenesis was used to identify virulence factors potentially associated with invasive ability in pathogenic SS2. A poorly invasive mutant was identified and was found to contain a TnYLB‐1 insertion in the serine/threonine kinase (stk) gene. Transwell chambers containing hBMECs were used to model the blood–brain barrier (BBB). We observed that the SS2 wild‐type ZY05719 strain crossed the BBB model more readily than the mutant strain. Hence, we speculated that STK is associated with the ability of crossing blood–brain barrier in SS2. In vitro, compared with ZY05719, the ability of the stk‐deficient strain (Δstk) to adhere to and invade both hBMECs and bEnd.3 cells, as well as to cross the BBB, was significantly attenuated. Immunocytochemistry using antibodies against claudin‐5 in bEnd.3 cells showed that infection by ZY05719 disrupted BBB tight junction proteins to a greater extent than in infection by Δstk. The studies revealed that SS2 initially binds at or near intercellular junctions and crosses the BBB via paracellular traversal. Claudin‐5 mRNA levels were indistinguishable in ZY05719‐ and Δstk‐infected cells. This result indicated that the decrease of claudin‐5 was maybe induced by protein degradation. Cells infected by ZY05719 exhibited higher ubiquitination levels than cells infected by Δstk. This result indicated that ubiquitination was involved in the degradation of claudin‐5. Differential proteomic analysis showed that E3 ubiquitin protein ligase HECTD1 decreased by 1.5‐fold in Δstk‐infected bEnd.3 cells relative to ZY05719‐infected cells. Together, the results suggested that STK may affect the expression of E3 ubiquitin ligase HECTD1 and subsequently increase the degradation of claudin‐5, thus enabling SS2 to traverse the BBB.     

猪链球菌2型ABC转运蛋白gene0910敲除突变体的构建及活性分析

目的:构建猪链球菌2型(Streptococcus suis type 2)强毒株05ZYH3389K毒力岛上的ABC转运蛋白gene0910敲除突变体,并初步分析其活性,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:以猪链球菌2型05ZYH33基因组为模板,扩增gene0910两侧各约500bp左右的片段为上下游同源臂,以pSET1质粒为模板,扩增氯霉素抗性基因Cm为中间片段,采用重叠PCR方法搭建三个片段,并克隆到自杀载体pSET4S上,构建基因敲除的载体。电转化05ZYH33感受态细胞,经30℃双交换和40℃质粒丢失,最后点板法筛选出基因敲除突变体△0910。对突变株和野生株的生物学活性及小鼠的致病性进行了初步比较。结果:PCR分析和测序结果均显示gene0910完全被氯霉素抗性基因Cm所替代,基因敲除突变体构建成功。结论:突变株的生物学活性和对小鼠的致病性与野生株相比差异不显著。     

粤蓝链霉菌榴菌素生物合成基因orf20的功能

【目的】在大肠杆菌中,转录因子SoxR作为胞内氧化还原感应器,参与抗氧化胁迫的全局性调控。粤蓝链霉菌榴菌素生物合成基因簇内存在一个类soxR基因orf20,但其生理功能仍不清楚。【方法】将orf20基因在大肠杆菌中进行表达,分析携带重组质粒的大肠杆菌对百草枯抗性的变化。同时通过修改后的PCR-targeting方法构建粤蓝链霉菌orf20删除的突变株,分析突变株的表型变化和对百草枯抗性水平的变化。【结果】重组ORF20在羧基端含有组氨酸标签,并在大肠杆菌中获得可溶性表达,携带重组质粒pET28b-orf20的大肠杆菌对百草枯的抗性水平显著提高。粤蓝链霉菌orf20删除突变株仍具有产孢能力,生长特性没有改变,对百草枯的抗性水平也没有变化,但榴菌素的产量大幅提高,是野生株的3.3倍。【结论】在大肠杆菌中,orf20基因的编码产物能够被百草枯激活,替代SoxR参与抗氧化胁迫的调控。在粤蓝链霉菌中,orf20基因不参与抗氧化胁迫,而对榴菌素的产生有负调控效应。     

猪链球菌2型新的感染相关因子自溶素的鉴定与分析

根据Sanger研究所公布的猪链球菌2型(SS2)P1/7株的自溶素序列,设计检测引物,取SS2我国2次流行株、其它临床分离株和参考株,及猪链球菌1型、1/2型、7型和9型,共33株,分别以其DNA为模板,PCR扩增.结果表明,SS2除无毒株T15阴性外,其他临床分离株27株(含人源2株)均阳性;其它猪链球菌为,SS7阳性,SS1、SS1/2和SS9均阴性.同时设计引物向两侧扩增,以四川流行株ZY05719和江苏流行株HA9801的DNA为模板,扩增自溶素ORF完整的编码基因,软件分析结果显示,该基因含有6个重复的"GBS_Bsp-like"域和1个"N-乙酰胞壁酰-L-丙氨酸酰胺酶"域,与SS2欧洲株有较高同源性(99.8%),但与SS2加拿大株差异较大.在DNASTAR分析所编码蛋白的抗原性的基础上,另设计引物,以ZY05719株DNA为模板,PCR扩增具有良好免疫原性的片段基因,并定向克隆至表达载体pET30a( )中,进行重组表达,SDS-PAGE和Western blot表明,所获得重组自溶素具有良好反应原性.     

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。