模拟失重环境对大肠杆菌K12表型异质性亚群菌株的影响

【背景】我国未来几年深空探索任务将呈"井喷式"发展,微生物对于航天活动的影响越来越引起关注,而国内外少有表型异质性亚群的研究。【目的】从表型异质性的角度探讨低剪切力模拟失重环境(Low-shearmodeledmicrogravity,LSMMG)和低剪切力正常重力环境(Low-shearnormalgravity,LSNG)对大肠杆菌K12造成的影响。【方法】利用旋转细胞培养系统模拟失重环境对大肠杆菌K12进行连续传代培养,从单克隆形态、颜色以及菌体形态等方面挑选出表型异质性的亚群菌株,对不同菌株进行增殖速率、抗生素耐药性、生物被膜形成、环境压力抵抗力以及细胞毒性的测定,以此评估低剪切力和模拟失重环境对大肠杆菌K12的影响。【结果】利用旋转细胞培养系统连续传代培养,总共分离出4株形态不同的表型异质性亚群菌株,其中2株来自模拟失重组(M1,Ma),另外2株来自正常重力对照组(N1,Na);4株亚群与原始菌株(P)相比,在增殖速率、生物被膜形成、环境压力抵抗力和细胞毒性方面均有增强或减弱的明显变化,对于抗生素的耐药性无明显变化。【结论】低剪切力模拟失重环境以及存在低剪切力的正常重力环境均能引起大肠杆菌表型异质性变化,与原始菌株相比,表型异质性亚群菌株在分化上并没有统一的方向,但仍需警惕那些可能对人类造成危害的变化表型。     

模拟空间环境下低剪切力对肺炎克雷伯氏菌Ⅲ型菌毛表达调控机制的初步研究

目的:探索模拟空间环境下低剪切力对肺炎克雷伯菌Ⅲ型菌毛表达的影响及其可能机制,为空间和地面感染防控研究的靶标筛选提供新的思路和依据。方法:以肺炎克雷伯菌ATCC BAA-1705株M1亚群为研究对象,以不同的剪切力进行一系列试验,通过甘露糖抑制的酵母凝集试验、透射电镜观察对表型进行研究,通过qRT-PCR及转录组测序结果分析对表型进行验证及其可能机制探究。结果:甘露糖抑制的酵母凝集试验、透射电镜观察等表型试验表明,随着剪切力的增高,Ⅲ型菌毛的表达降低;qRT-PCR及转录组结果测序分析发现,低剪切力条件下,Ⅲ型菌毛结构基因及相应调控基因表达上调,进一步验证了以上发现。针对17个c-di-GMP表达相关的GGDEF基因进行转录组测序分析,并与qRT-PCR试验结果相比对,发现了7个差异表达较显著的基因(KPHS-06770、KPHS-17760、KPHS-29590、KPHS-38170、KPHS-39010、KPHS-39950和KPHS-47910),随着剪切力的降低,这7个基因的表达明显升高。结论:低剪切力促进肺炎克雷伯菌Ⅲ型菌毛的表达,其机制有可能是以上7个基因中的一个或多个表达上调,造成局部c-di-GMP表达水平增高,从而促进Ⅲ型菌毛的表达。以上研究提示,在低剪切力的空间环境下,肺炎克雷伯菌Ⅲ型菌毛的表达增加,可能造成其生物被膜和致病能力改变,从而潜在威胁航天员的健康。     

模拟失重对大肠杆菌K12基因表达及表型的影响

【目的】通过低剪切力模拟失重(Low-shear modeled microgravity,LSMMG)连续传代培养大肠杆菌,检测大肠杆菌在模拟失重条件下的表型变化及基因改变。【方法】利用旋转细胞培养系统模拟失重环境对大肠杆菌K12进行连续传代培养,对菌株进行增殖速率、耐酸性和生物膜形成的测定,以此评估LSMMG对大肠杆菌K12表型的影响。利用转录组测序检测模拟失重条件下差异表达的基因,与表型作比对。【结果】模拟失重导致大肠杆菌增殖速率降低,耐酸性下降,生物膜形成能力增强;模拟失重条件下,营养代谢相关差异表达基因有25个,其中20个表达下降,2个与耐酸相关基因表达均下降。【结论】模拟失重会引起大肠杆菌表型及相应的基因变化,其中生物膜形成能力的增强可能对航天飞行造成潜在威胁。