鸭疫里氏杆菌hemH基因功能初步鉴定及其缺失株的转录组学分析

血红素是绝大多数细菌生长繁殖所必需的一种营养物质,其参与了细菌多种重要的生理过程。细菌可以通过自身合成和从外界摄取2种方式获得血红素。然而过多的血红素对细菌是有毒性的,细菌则会利用外排、螯合和降解等多种方式减轻血红素毒性。鸭疫里氏杆菌(Riemerella anatipestifer,RA)是一种感染禽类的革兰氏阴性菌,前期研究表明该菌可通过转运的方式从外界环境摄取血红素。然而,是否该菌也可以自身合成血红素未知。基因组分析发现鸭疫里氏杆菌ATCC11845菌株中的基因RA0C_RS08070编码铁螯合酶(ferrochelatase)HemH,是参与将铁插入卟啉中心,形成血红素的关键酶。hem H缺失后会导致铁离子和卟啉的积累,对细菌造成毒性。【目的】为鉴定Hem H在合成血红素中的功能及查找参与鸭疫里氏杆菌铁离子和卟啉解毒相关基因。【方法】本研究构建了RAATCC11845Δhem H缺失株,并检测亲本株和hem H缺失株在GCB以及GCB添加血红蛋白液体培养基中的生长情况;随后对亲本株和hem H缺失株进行转录组测序并进行比较分析。【结果】RAATCC11845Δhem H缺失株不能在GCB培养基中生长,而在GCB培养基补充血红蛋白后生长良好。转录组测序及比较分析发现,与亲本株相比,hem H缺失株中有354个显著差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)。基因本体论(gene ontology,GO)功能富集分析发现差异表达基因主要富集在催化活性、生物调节和代谢过程等途径,京都基因和基因组百科全书(Kyotoencyclopediaofgenesandgenomes,KEGG)通路富集分析发现差异表达基因主要富集在氨基酸代谢、氧化磷酸化和三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCA cycle)等途径。【结论】Hem H参与了血红素的合成,hem H缺失后导致大量的基因表达改变来适应代谢的改变,为进一步研究鸭疫里氏杆菌的Hem H的功能奠定基础。     

鸭疫里氏杆菌B739＿RS00825基因缺失株抗血红素毒性和氧化应激损伤以及定殖能力分析

【目的】血红素可作为细菌重要的铁离子来源,然而转运过多的血红素也会对细菌造成毒性。细菌通过调节、外排、螯合等多种方式减轻血红素毒性作用。鸭疫里氏杆菌(Riemerella anatipestifer, RA)是一种感染鸭及其他禽类的革兰氏阴性病原菌。前期研究表明,该菌编码血红素转运系统,且能够从血红蛋白获取血红素,然而该菌是否编码血红素解毒蛋白未知。本研究以编码一氧化氮合成酶的基因B739＿RS00825为研究对象,分析其在抗血红素毒性和氧化应激损伤以及定殖能力中的功能。【方法】构建B739＿RS00825缺失株,并通过测定生长曲线、细菌存活率、毒力及定殖等试验方法鉴定其在抗血红素毒性、抗氧化应激损伤、宿主致病中的功能。【结果】与RA CH-1相比,RA CH-1ΔB739＿RS00825在添加过量血红素的培养基中生长不受影响;然而与RACH-1Δfur相比,RACH-1ΔfurΔB739＿RS00825在含血红素培养基中的生长明显受到抑制且对H₂O₂的抵抗力降低;B739＿RS00825基因在氧化应激条件下及fur缺失株中明显上调;与RA ...     

鸭疫里氏杆菌多种血清型间接ELISA检测方法的建立

【目的】鸭疫里氏杆菌(Riemerella anatipestifer,RA)是一种重要的禽病病原,分为21个血清型。但一直缺乏一种针对多种血清型广泛适用的抗体检测方法。前期的研究表明,外膜蛋白A (Outer membrane protein A,OmpA)广泛存在于多种血清型的RA菌株中,是一种重要的免疫原性蛋白,并且其基因序列在RA血清型之间具有高度的保守性,提示其可以作为RA感染血清抗体检测的靶点分子。以重组蛋白OmpA建立间接酶联免疫吸附试验检测RA的抗体。【方法】通过诱导表达条件的摸索及蛋白纯化,获得适用于ELISA包被的重组OmpA抗原。通过Western-blot证明重组蛋白OmpA是否与RA多种血清型发生免疫学反应。进行方阵试验以确定ELISA抗原的最佳包被浓度、被检测血清的反应浓度。重复性、特异性和敏感性试验检查该方法的实用性。【结果】实验证实加入1%乙醇的诱导培养基有利于重组蛋白的可溶性表达。Western-blot结果表明,重组蛋白OmpA可以与1、2、6、10、11、13、14和17型多种RA主要流行血清型有良好的免疫反应性。经方阵试验确定抗原的最佳包被浓度为8 mg/L,待检血清的最佳稀释度为1:160。所建立检测方法具有良好的重复性、特异性和敏感性。【结论】实验建立的鸭疫里氏杆菌多种血清型间接ELISA检测方法可以用于免疫后抗体消长以及感染性抗体的检测。     

AI-2对鸭疫里氏杆菌粘附入侵Vero细胞及其相关基因转录水平的影响

[目的]自诱导信号分子AI-2(Autoinducer-2,AI-2)作为细菌间的通用自诱导信号分子,参与细菌众多生理功能的调控.本研究通过开展AI-2在鸭疫里氏杆菌(Riemerella antatipestifer,RA)CH3株对非洲绿猴肾细胞(Vero细胞)的粘附、入侵以及对RA相关基因调控作用的研究,为进一步研究AI-2对RA的调控作用奠定基础.[方法]在CH3(血清型1型)对Vero细胞的粘附、入侵过程中加入不同浓度的AI-2,研究其对CH3粘附、入侵Vero的影响;在添加184.0 μmol/L AI-2的胰蛋白胨大豆肉汤(TSB)中培养RA CH3菌株,利用real-time PCR来检测AI-2对RA相关基因转录水平的影响.[结果]结果表明,AI-2浓度为18.4 μmol/L时,AI-2对CH3粘附Vero细胞的抑制性最强,为62％,当AI-2浓度为184.0μmol/L时,AI-2对CH3入侵Vero细胞的促进性最强为194％.荧光定量PCR结果表明AI-2对部分基因的转录有促进作用,对部分基因的转录有抑制作用.[结论]AI-2参与调控RA粘附、入侵Vero细胞及RA毒力因子、免疫原性蛋白基因以及代谢相关基因转录水平的调控.     

鸭疫里氏杆菌CH-1株B739_RS03695基因的功能鉴定

【背景】鸭疫里默氏杆菌是一种可引起鸭传染性浆膜炎的革兰氏阴性病原菌。对于该菌的铁离子转运系统已有大量研究,但有关该菌铁硫簇装配基因的功能知之甚少。【目的】序列分析表明,鸭疫里默氏杆菌CH-1株B739＿RS03695编码铁硫结合蛋白,但其具体功能未知。本研究旨在鉴定鸭疫里默氏杆菌CH-1株B739＿RS03695基因在抗氧化应激及耐药中的功能。【方法】构建B739＿RS03695缺失株,通过测定生长曲线、氧化应激存活率探究其在抗氧化应激中的功能;通过最小抑菌浓度、杀菌试验探究其在耐药中的功能。【结果】与亲本株相比,RA CH-1ΔB739＿RS03695在GCB培养基中生长不受影响,但在铁限制性培养基中的生长受到明显抑制;与亲本株相比,RA CH-1ΔB739＿RS03695对H₂O₂的敏感性增加;与亲本株相比,RA CH-1ΔB739＿RS03695对庆大霉素的抵抗力显著增加;荧光定量PCR结果表明,与对照组相比,B739＿RS03695基因的转录水平在铁限制性条件和存在过氧化氢条件下显著上调。【结论】B739＿RS03695基因缺失后会损...     

鸭疫里默氏杆菌CH-1株37℃和42℃的转录组测序及比较分析

【目的】鸭疫里默氏杆菌(Riemerella anatipestifer)是一种感染鸭的革兰氏阴性菌,给养鸭业造成较大经济损失。由于鸭体内温度为42 ℃,当鸭疫里默氏杆菌感染鸭后必然会调节自身基因表达来适应鸭体内温度。为鉴定鸭疫里默氏杆菌CH-1株感染鸭的适应性机制,本研究测定和比较了鸭疫里默氏杆菌CH-1株在37 ℃和42 ℃下的转录组。【方法】将鸭疫里默氏杆菌RA-CH-1株在37 ℃培养至对数生长期后,分别在37 ℃和42 ℃热应激1 h,收集菌体,提取总RNA。利用转录组测序(RNA-seq)技术获得RA-CH-1在37 ℃和42 ℃下的转录组原始数据,筛选得到差异表达基因,通过基因本体论(gene ontology, GO)数据库和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)数据库对差异表达基因进行富集分析。选取dnaK作为热应激反应基因进行功能初步鉴定。【结果】共筛选获得234个显著差异表达基因,其中169个基因显著上调,65个基因显著下调。显著差异表达基因通过GO富集分析主要富集在核苷代谢过程、糖基化合物代谢过程和核心RNA聚合酶结合转录因子活性等;显著差异表达基因通过KEGG富集分析主要富集在氧化磷酸化、核糖体和细菌分泌系统等通路。与37 ℃条件下生长能力比较,dnaK缺失后导致鸭疫里默氏杆菌在42 ℃条件下生长能力受损。【结论】RA-CH-1在37 ℃和42 ℃下生长不受影响,通过热休克反应相关蛋白等因子表达上调或下调来应对温度升高后的应激状况。     

鸭肠炎病毒感染鸭脾脏的转录组分析

为探明鸭肠炎病毒(Duck enteritis virus,DEV)感染鸭脾脏的转录组情况,本研究以DEV GZ株经腿部肌肉接种50d鸭,于接种后66h采集鸭脾组织样本,提取总RNA,采用Illumina HiSeq 2000TM对试验组和对照组样品进行测序,筛选DEV感染鸭脾脏组织的差异表达基因,对其进行生物信息学GO功能分类和KEGG信号通路分析。结果显示,差异表达基因共511个,其中表达上调312个,表达下调199个。GO功能分类结果显示,差异表达基因主要涉及氧运输、整合素活化、补体激活等生物学过程,胞外区、血红蛋白复合物、细胞外间隙等细胞组分,氧转运活动、氧结合、核糖体的结构成分等分子功能。KEGG分析表明这些差异表达基因参与ECM受体相互作用、核糖体、CAMs、JAK-STAT信号通路、细胞因子和细胞因子受体相互作用、PPAR信号通路、神经活性配体/受体相互作用信号通路。本研究为深入探究DEV与鸭脾脏组织互作、宿主抗病机制及相关功能基因的筛选奠定了基础。     

一株Ⅹ型鸭疫里默氏杆菌GN52稳定性的研究

选取鸭疫里默氏杆菌的一株地方分离株GN52,按照生长的最适条件,在马丁固体培养基上连续传代。分别选取第3代、第11代、第21代、第31代、第41代、第51代和第61代的细菌,对其进行染色镜检、生化试验、药敏试验及动物实验。结果表明,随着代次的增加,该菌株染色形态、生化特性及抗药性均未发生明显变化,但毒力有逐渐下降的趋势。     

江苏地区10株鹅源鸭疫里默氏杆菌的耐药性及致病性特征分析

[背景] 鸭疫里默氏杆菌感染是危害水禽业最严重的细菌传染性病之一,鹅源鸭疫里默氏杆菌病的发病率有逐渐增高趋势,给养鹅业带来了巨大经济损失。[目的] 为更好地预防控制鹅源鸭疫里默氏杆菌病、解决鹅养殖场临床用药问题及进一步探究鸭源和鹅源鸭疫里默氏杆菌之间的关系。[方法] 对江苏地区的发病鹅进行鸭疫里默氏杆菌的分离培养、多重PCR方法鉴定及生化试验,并对分离获得的10株鸭疫里默氏杆菌进行药敏试验、血清型鉴定及雏鸭致病性试验。[结果] 药敏试验结果显示,鹅源分离菌株对大观霉素、磺胺异噁唑、头孢曲松、头孢拉定、氟苯尼考最敏感,对新霉素、卡那霉素、丁胺卡那霉素、庆大霉素和克林霉素耐药性最高且多重耐药性严重。血清型鉴定表明,江苏地区分离的10株鹅源鸭疫里默氏杆菌主要以血清型2型为主。雏鸭致病性试验表明,鹅源鸭疫里默氏杆菌分离株均引起雏鸭不同程度发病,其中3株鹅源临床分离株经1×10⁷ CFU/羽攻毒后可引起雏鸭100%的致死率。[结论] 为鹅源鸭疫里默氏杆菌的预防控制、临床治疗及进一步研究鸭源和鹅源鸭疫里默氏杆菌之间的关系提供依据。     

鸭疫里默氏杆菌流行菌株的分离鉴定及生物学特性

【背景】鸭疫里默氏杆菌(Riemerella anatipestifer,RA)是引起雏鸭、鹅、火鸡等多种家禽、野禽发生传染性浆膜炎的病原,在全世界范围内广泛存在,危害养禽业发展,造成严重的经济损失。【目的】了解国内RA的流行现状,探究该菌的生物学特性,更好地指导防控鸭疫里默氏杆菌病。【方法】对2020-2021年从山东省、河北省、广东省、山西省等地分离的RA疑似菌株进行PCR、生化和血清型鉴定,并根据药物敏感性结果分析耐药现象,根据半数致死量(median lethal dose,LD₅₀)测定结果分析致病力差异。【结果】共鉴定78株RA分离株,其中,血清1型4株、2型21株、10型11株、6型3株、7型17株,1株有交叉凝集现象,21株血清型未定型;药敏结果显示78株分离株对多粘菌素B、磷霉素、克林霉素等的耐药性最强,对头孢拉定、多西环素、呋喃唑酮、氟苯尼考等抗生素最为敏感,并且78株分离株均存在多重耐药性,其中77株耐药5重及以上;动物试验结果显示,RA的分离株致病力普遍较强,而且不同地区分离株、同地区不同分离株之间均存在差异,数株RA分离株的LD₅₀在10⁴-10⁷ CFU不等。【结论】RA在国内流行表现了强致病力及严重耐药情况,本研究结果为更好地预防控制、临床用药及后续致病机制研究提供了参考依据。     

鸭疫里默氏杆菌铁离子代谢机制研究进展

铁离子是大多数细菌生存所必需的一种营养物质,但过多的铁离子会通过芬顿反应产生的活性氧对细菌造成损伤。因此,细菌通过摄取、调控、螯合、外排等机制维持体内铁离子的稳态。鸭疫里默氏杆菌(Riemerella anatipestifer)是一种最新被归类于威克斯菌科里氏杆菌属的革兰氏阴性菌。该菌主要感染禽类,参与该菌的铁离子代谢基因具有特别之处。本文对鸭疫里默氏杆菌铁离子代谢机制研究进展进行了系统总结和阐述,包括该菌的TonB系统、TonB依赖性受体、Fur蛋白及Dps蛋白等在铁离子转运、调控、螯合中的功能,以及以上蛋白在鸭疫里默氏杆菌致病中的作用,以期更全面地理解鸭疫里默氏杆菌铁代谢机制,并为进一步深入研究该菌铁离子代谢提供理论依据和参考。     

鸭疫里默氏杆菌自然转化的发现及机制研究进展

自然转化(natural transformation)是微生物水平基因转移的一种重要机制,其在遗传多样性的产生或修复DNA损伤等方面发挥着重要作用,并且与耐药基因、毒力因子的扩散息息相关。鸭疫里默氏杆菌(Riemerellaanatipestifer,RA)是威克斯菌科中第一个被发现可以发生自然转化的细菌,本文作者利用此特点建立了多种基因编辑的方法,促进了对其遗传多样性和致病机理的研究进程。通过系统性地研究影响鸭疫里默氏杆菌自然转化的因素,鉴定出了参与该菌自然转化的营养物质;通过筛选转座子插入突变体文库,鉴定出了参与该过程的必需基因;最终,在该菌发现了一种新型的自然转化系统。本文结合其他细菌自然转化研究进展,针对以上研究结果进行综述,以期对该菌的自然转化机制有更深入的理解,也为更进一步探明该菌的耐药和毒力基因获得机制提供参考。     

鸭疫里默氏杆菌毒力及耐药机制研究进展

鸭疫里默氏杆菌(Riemerella anatipestifer,RA)是引起鸭浆膜炎的一种革兰氏阴性病原菌,属黄杆菌科。该菌自发现以来,在我国各养鸭地区时有暴发和流行,具有多种血清型及对多种抗生素耐药的特点,给我国养鸭业的健康发展造成严重威胁。近年来,随着分子生物学及相关技术的发展,越来越多的科研工作人员对鸭疫里默氏杆菌的毒力、耐药及耐药机制等方面进行了研究并取得了一定的进展。本文将针对以上研究结果进行总结和评述,以期为进一步深入研究该菌及有效防控该菌引起的疾病带来启示与借鉴。     

基于响应面分析的高抗原活性鸭疫里默氏杆菌疫苗培养基的研制及其效果评价

【背景】鸭疫里默氏杆菌广泛存在于养殖场,引起雏鸭发生传染性浆膜炎,严重危害养鸭业的发展。【目的】提高鸭疫里默氏杆菌发酵培养水平和抗原活性,为鸭疫里默氏杆菌灭活疫苗的研制提供技术指引。【方法】利用单因素及响应面的试验设计方法,针对鸭疫里默氏杆菌进行疫苗培养基的研制,并探究不同发酵时间点该菌的抗原活性,选择抗原活性最高点时制备灭活疫苗,通过动物免疫保护试验评价疫苗免疫效果。【结果】使用研制的疫苗培养基发酵培养鸭疫里默氏杆菌,其活菌数能够达到4.68×1010 CFU/mL,较市面上该菌专用的培养基提高2.29倍。该菌发酵12 h后抗原活性达到最高,在此时制备的灭活疫苗诱导小鼠产生的抗体水平显著高于商品化灭活疫苗,攻毒保护率达到了100%。【结论】本研究研制的培养基具有优异的增菌效果,可作为生产鸭疫里默氏杆菌灭活疫苗抗原的发酵培养基,疫苗生产过程中可选择菌株抗原活性达到最高时收集菌体。     

鸭疫里默氏菌DnaK、OmpA和OmpA-DnaK蛋白的免疫原性

【背景】鸭疫里默氏菌(Riemerella anatipestifer,RA)可引起鸭等多种禽类败血症和浆膜炎,给禽养殖业造成严重经济损失。蛋白疫苗是预防RA感染的重要策略之一。目前,有关RA重组蛋白免疫原性报道较少,且其应用也受到单一蛋白抗原诱导的特异性免疫反应不足的限制。【目的】探究分子伴侣DnaK、外膜蛋白A (outer membrane protein A,OmpA)和OmpA-DnaK蛋白疫苗在鸭体内诱导的免疫应答,评估其免疫原性,为RA疫苗抗原研发提供依据。【方法】克隆DnaK和OmpA基因并分别与pET-32a(+)载体相连,利用限制性酶切位点Nco I和Bam H I将OmpA连接至DnaK基因上游,经原核表达和纯化制得重组蛋白DnaK、OmpA和OmpA-DnaK。3种重组蛋白分别皮下免疫雏鸭2次,检测其血清抗体滴度、淋巴细胞增殖和细胞因子(IL-2和IL-4)水平;以RA-GH5肌肉注射攻毒,检查其组织病理学变化及免疫保护率。【结果】成功表达了DnaK、OmpA和OmpA-DnaK重组蛋白,分子量分别约为90、60和130 kDa。3种蛋白疫苗均能诱导宿主产生体液...     

pUC18-CpG重组质粒对鸭疫里默氏菌灭活疫苗的免疫增强效应

【背景】鸭疫里默氏菌(Riemerella anatipestifer,RA)是造成禽养殖业损失的重要病原体,可引起鸭等多种禽类浆膜炎和败血症。疫苗存在反应弱、免疫原性低、使机体产生抗体水平低等问题。【目的】探究pUC18-CpG佐剂的免疫反应及保护作用,为CpG佐剂疫苗预防鸭浆膜炎提供依据。【方法】通过鸭外周血淋巴细胞增殖试验和实时荧光定量PCR试验确定最优序列。构建重组质粒pUC18-CpG,并与CpGODN进行免疫原性比较。以灭活RA-GH5为抗原,pUC18-CpG重组质粒为佐剂,分别皮下免疫雏鸭2次,检测其血清抗体滴度和细胞因子水平;以RA-GH5肌肉注射攻毒,观察组织病理学变化及免疫保护率。【结果】筛选出免疫刺激活性最佳序列CpG-3,含CpG-3的pUC18-CpG重组质粒与CpG-3的免疫原性无明显差异。与RA疫苗相比,添加pUC18-CpG重组质粒组显著提高了血清抗体滴度以及IL-2和IL-4细胞因子水平。80μg pUC18-CpG佐剂疫苗对鸭的免疫保护率为70%,20、40μg pUC18-CpG佐剂疫苗均为60%。【结论】pUC18-CpG佐剂与RA-GH5灭活...     

鸭疫里默氏杆菌强、弱菌株外膜蛋白的比较蛋白质组学研究

应用双向电泳及质谱技术对血清2型鸭疫里默氏杆菌强毒株及其体外传代200代(RA200)的弱毒菌株的外膜蛋白进行比较蛋白质组学研究,借此分析鸭疫里默氏杆菌的外膜蛋白表达特点,研究差异表达蛋白与细菌毒力的关系.在实验中检测到血清2型鸭疫里默氏杆菌原代及其体外传代获得的弱毒菌株的外膜蛋白约表达60个蛋白质点(n=3),其中相差5倍以上3个.胶内酶解和肽质量指纹图谱分析后鉴定,W1为热休克蛋白Hsp20家族成员,W2、W3为转座酶,推测它们可能与里默氏杆菌的毒力密切相关.     

鸭疫里默氏杆菌九型分泌系统(T9SS)分泌蛋白B739_0093的功能鉴定

【目的】鸭疫里默氏杆菌是引起鸭浆膜炎的一种革兰氏阴性病原菌,该菌编码的九型分泌系统(type IX secretion system, T9SS)参与滑动、致病等过程。前期研究结果表明,鸭疫里默氏杆菌CH-1株B739_0093基因在限铁培养条件明显上调。序列分析表明,B739_0093编码蛋白含有一个T9SS分泌蛋白保守的C端结构域,然而其具体功能未知。本研究旨在鉴定该基因编码蛋白是否被T9SS分泌,以及在该菌致病中的作用。【方法】用荧光定量PCR检测B739_0093是否被铁离子和铁转运调节子(ferric uptake regulator, Fur)调控;用大肠杆菌表达重组B739_0093截短蛋白制备多克隆抗体,通过Western blotting检测是否由T9SS分泌;构建B739_0093基因缺失株,通过毒力和定殖试验鉴定B739_0093在鸭疫里默氏杆菌致病中的功能。【结果】荧光定量PCR结果表明,B739_0093基因在铁离子限制性培养基明显上调,此调控是由调控蛋白Fur介导的;Western blotting结果显示,B739_0093基因编码蛋白在亲本株RA CH-1主要定位在分泌物中,而在T9SS缺失株定位在菌体且不能在分泌物被检测到;与亲本株RA CH-1相比,RA CH-1ΔB739_0093对雏鸭的致病力减弱,在雏鸭各组织器官的定殖能力明显降低。【结论】B739_0093基因编码蛋白是由鸭疫里默氏杆菌T9SS分泌的,其表达受铁离子及Fur调控,并且参与了该菌的致病。