副溶血弧菌Ⅲ型分泌系统vscG基因缺失株的构建及其生物学特性

[背景]副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)是一种重要的食源性病原微生物,Ⅲ型分泌系统(Type Ⅲ Secretion System,T3SS)在致病过程中发挥重要作用.vscG基因编码的VscG蛋白是Ⅲ型分泌系统的伴侣蛋白.vscG基因在副溶血弧菌中的生物学功能尚未确定.[目的]构建副溶血弧...     

副溶血弧菌的Ⅲ型分泌系统

摘要：副溶血弧菌是一种嗜盐性革兰氏阴性短杆菌,主要引起食物中毒性肠胃炎,还可引起水生动物疾病。除了耐热直接溶血毒素和耐热直接溶血相关毒素外,近年发现的副溶血弧菌两套Ⅲ型分泌系统也与该菌的致病性密切相关。Ⅲ型分泌系统1位于染色体1上,主要贡献对宿主细胞的细胞毒性,介导宿主细胞的自体吞噬作用,最后导致细胞死亡。Ⅲ型分泌系统2位于位于染色体2的毒力岛上,具有肠毒性。本文扼要介绍副溶血弧菌Ⅲ型分泌系统的组成、功能及相关转录调控机制。     

QsvR对副溶血弧菌VI型分泌系统1相关基因的转录调控

【目的】研究调控蛋白QsvR对副溶血弧菌VI型分泌系统1 （type VI secretion system 1,T6SS1）相关基因的转录调控关系。【方法】提取野生株（wild type,WT）和qsvR突变株（ΔqsvR）的总RNA,采用实时定量PCR （quantitative real-time PCR,qPCR）研究QsvR对靶基因的调控关系;进而采用引物延伸法定位靶基因的转录起始位点和核心启动子区,并根据引物延伸产物丰度判断QsvR对靶基因的调控关系;将靶基因的调控区DNA序列克隆入pHRP309质粒中的β-半乳糖苷酶基因上游（LacZ重组质粒）,并将重组质粒转化入WT和ΔqsvR中,通过LacZ报告基因融合试验研究QsvR对靶基因的调控关系;将LacZ重组质粒分别转化入含有pBAD33或pBAD33-qsvR的大肠杆菌100lpir中,进一步采用LacZ报告基因融合试验研究在异体宿主中QsvR对靶基因的调控关系;PCR扩增靶基因调控区DNA序列,同时表达并纯化His-QsvR重组蛋白,采用凝胶阻滞试验（electrophoresis mobility shift assay,EMSA）研究His-QsvR对靶基因调控区DNA序列是否具有直接的结合作用。【结果】qPCR结果显示,与WT相比,ΔqsvR中T6SS1相关基因VP1388 （操纵子VP1388-1390首基因）和hcp1 （操纵子VP1393-1406首基因）的转录水平显著性升高,表明QsvR抑制VP1388和hcp1的转录;引物延伸结果显示VP1388和hcp1各有一个转录起始位点,分别为C （-64）和T （-62）,且它们的转录活性受QsvR的抑制;LacZ报告基因融合试验结果显示QsvR可以抑制副溶血弧菌和EC100lpir中VP1388和hcp1的启动子区转录活性;EMSA结果显示His-QsvR对VP1388和hcp1的启动子区DNA序列具有直接的结合活性。【结论】QsvR对T6SS1相关操纵子VP1388-1390和VP1393-1406的转录具有直接的抑制作用。     

T3SS1和T3SS2影响副溶血弧菌生物学特性及细胞致病性的比较

【目的】探究两套Ⅲ型分泌系统T3SS1和T3SS2影响副溶血弧菌生物学特性及细胞致病性的差异和相关性。【方法】以T3SS1和T3SS2主要结构基因vcrD1和vcrD2为研究对象,利用同源重组技术分别构建单基因和双基因缺失株ΔvcrD1、ΔvcrD2、ΔvcrD1-vcrD2,以及互补株CΔvcrD1和CΔvcrD2;分析各菌株的生长特性、生物被膜形成能力、运动性的差异;比较各菌株对细胞毒性以及对细胞炎性因子转录水平的影响。【结果】与野生株相比,各缺失株的生长速度无显著差异。缺失株ΔvcrD1生物被膜形成能力、运动性和细胞毒性均极显著下降;缺失株ΔvcrD2主要表现为细胞炎性因子IL-1β和IL-6转录水平的显著上调,同时对细胞毒性作用下降。双基因缺失株ΔvcrD1-vcrD2在缺失株ΔvcrD1的基础上,生物被膜形成能力、运动性、细胞毒性均进一步显著下降,但在细胞炎性因子的转录水平上,则与ΔvcrD1一致,与野生株相比均无显著差异。【结论】T3SS1和T3SS2对副溶血弧菌生物学特性和细胞致病性的影响存在差异。T3SS1主要影响细菌的生物被膜形成、运动性及细胞毒性作用;T3SS2不影响生物被膜形成、运动性等生物学特性,参与细菌对细胞炎性反应中的负调控作用,同时具有一定的细胞毒性作用。T3SS1有助于副溶血弧菌在环境中的生存,而T3SS2可有利于细菌在宿主体内免疫逃避的过程。T3SS1和T3SS2对副溶血弧菌生物学特性和细胞致病性的影响可能存在一定的相关作用,具体机制有待进一步研究。     

副溶血弧菌Ⅲ型分泌系统(T3SS)效应蛋白及其对宿主细胞的操控北大核心CSCD

副溶血弧菌是典型的食源性病原菌,也是全球范围内引起肠胃炎的主要病原菌。针筒状的Ⅲ型分泌系统(T3SS)为该菌主要的毒力因子,细菌感染时可将其效应蛋白直接注射至宿主细胞中,通过效应蛋白操纵宿主细胞,介导毒力的发挥。多数临床分离的副溶血弧菌含有2套T3SSs,其中T3SS1分泌的效应蛋白主要通过诱导细胞自噬、变圆和裂解等过程来发挥其细胞毒性,而T3SS2分泌的效应蛋白则主要通过破坏细胞骨架和操控细胞信号传导来发挥肠毒性。本文主要对副溶血弧菌T3SSs的组成和目前已发现的效应蛋白及其对宿主细胞的操控进行介绍。该研究不仅对深入了解该菌的致病机制有重要意义,而且也为宿主细胞信号转导机制研究提供新视角。     

副溶血弧菌Ⅲ型分泌系统（T3SS）效应蛋白及其对宿主细胞的操控

副溶血弧菌是典型的食源性病原菌,也是全球范围内引起肠胃炎的主要病原菌。针筒状的Ⅲ型分泌系统(T3SS)为该菌主要的毒力因子,细菌感染时可将其效应蛋白直接注射至宿主细胞中,通过效应蛋白操纵宿主细胞,介导毒力的发挥。多数临床分离的副溶血弧菌含有2套T3SSs,其中T3SS1分泌的效应蛋白主要通过诱导细胞自噬、变圆和裂解等过程来发挥其细胞毒性,而T3SS2分泌的效应蛋白则主要通过破坏细胞骨架和操控细胞信号传导来发挥肠毒性。本文主要对副溶血弧菌T3SSs的组成和目前已发现的效应蛋白及其对宿主细胞的操控进行介绍。该研究不仅对深入了解该菌的致病机制有重要意义,而且也为宿主细胞信号转导机制研究提供新视角。     

副溶血弧菌噬菌体Vpas_PP24的分离鉴定及生物学特性

【背景】副溶血弧菌是南美白对虾养殖中常见的致病菌,传统的抗生素防治办法不仅低效,而且越来越难以满足食品安全和绿色环保及可持续发展的要求。副溶血弧菌的生物防治是南美白对虾养殖业可持续发展的必由之路。噬菌体是天然安全的活体抗菌剂,因其对特定细菌的专一性感染和高效性裂解而备受关注。【目的】分离一株能高效裂解副溶血弧菌的烈性噬菌体,为探索副溶血弧菌的噬菌体防治方法提供基础研究。【方法】以28株病虾来源的副溶血弧菌为宿主菌,用双层琼脂平板法从海鲜市场污水中分离副溶血弧菌噬菌体;点斑法测定噬菌体的裂解谱,并对筛选到的宽裂解谱噬菌体进行透射电镜(transmission electron microscopy,TEM)观察、生物学特性测定和全基因组序列分析。【结果】分离筛选到一株副溶血弧菌烈性噬菌体,命名为Vpas_PP24。透射电镜观察显示该噬菌体头部为二十面体,有一长尾,头部长约92 nm,宽约46 nm,尾部长约147 nm,属于有尾噬菌体目长尾噬菌体科。其基因组全长83 482 bp,预测有118个开放阅读框(open reading frames,ORFs),具有已知功能的有13个,不含非编码RNA、毒力基因及抗生素抗性基因。基因组一致性对比显示噬菌体Vpas_PP24可能为弧菌噬菌体的一个新种。Vpas_PP24对28株副溶血弧菌的裂解率为54%,对其他种属的116株弧菌的总裂解率为16%;最佳感染复数(multiplicity of infection,MOI)为0.000 1,效价可达3.0×10¹⁰ PFU/mL。一步生长曲线显示Vpas_PP24的潜伏期为10 min,暴发期为150 min,暴发量为30 PFU/cell。该噬菌体在温度<50 ℃、pH 4.0-11.0范围内活性稳定,对糜蛋白酶、木瓜蛋白酶和对虾肝胰腺酶提取液的水解作用不敏感,但蛋白酶K可快速使其失活,紫外辐照也能使Vpas_PP24失活。宿主菌对该噬菌体的不敏感突变频率为2×10^-5。【结论】分离筛选到一株裂解谱较宽、基因型较新、生物学性质较稳定的副溶血弧菌噬菌体,该噬菌体具有进一步开发成为新型副溶血弧菌抗菌剂的潜力。     

溶藻弧菌VcrV基因缺失株的构建及生物学特性

为研究溶藻弧菌Ⅲ型分泌系统VcrV基因的功能和生物学特性,采用同源重组技术成功构建了溶藻弧菌缺失株ΔVcrV,并用PCR检测其遗传稳定性。结果显示,缺失株遗传稳定;与野生株相比,生长和自凝集能力无显著变化;但生物膜形成能力降低,半致死剂量升高16.5倍;游动性和涌动性极显著升高,细胞粘附能力极显著降低(P<0.01),对H₂O₂和NaCl的耐受性降低;对头孢呋辛、麦迪霉素、克林霉素抗生素敏感度上升,对丁胺卡那、多粘菌素B抗生素敏感度降低;活性氧含量极显著降低(P<0.01),脯氨酸、肽聚糖、β-内酰胺酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶指标均极显著升高(P<0.01)。缺失株生物学特性表明,VcrV基因参与溶藻弧菌Ⅲ型分泌系统性的致病性和多种生物学功能。     

CalR激活副溶血弧菌Ⅵ型分泌系统1相关基因的转录

[目的]研究副溶血弧菌群体感应(quorum sensing,QS)系统核心调控子AphA和OpaR对calR基因以及CalR对Ⅵ型分泌系统l(type VI secretion system 1,T6SS1;vp1386-1420)相关基因的转录调控关系.[方法]提取副溶血弧菌野生株(wild-type,WT)和调控...     

VPA1500基因缺失对副溶血弧菌生物学特性和致病性的影响

Ⅵ型分泌系统（T6SS）是细菌的一种毒力因子分泌系统,通过分泌蛋白参与调控细菌的环境适应性和毒力。副溶血弧菌具有两个T6SS系统（T6SS1和T6SS2）。[目的] 前期通过差异蛋白质组学技术筛选到副溶血弧菌T6SS1相关的分泌蛋白,本文选择其中的VPA1500为研究对象,研究其基因缺失对副溶血弧菌的生物学特性及致病性的影响。[方法] 利用同源重组技术构建缺失株ΔVPA1500和互补株CΔVPA1500;分析各菌株生长特性、在体外的细菌竞争能力、运动性、细菌鞭毛相关基因的转录水平及生物被膜形成能力的差异,比较各菌株对细胞毒性、小鼠毒力、动物组织载菌量以及组织病理学变化的影响。[结果] 与野生株相比,VPA1500基因缺失后不影响细菌的生长能力、生物被膜形成能力和群集运动,然而ΔVPA1500的浮泳运动能力显著下降;进一步通过透射电镜观察和实时定量PCR检测发现,VPA1500缺失影响副溶血弧菌鞭毛的形成;细菌竞争实验显示缺失VPA1500基因降低了副溶血弧菌野生株体外对大肠杆菌的杀伤能力;ΔVPA1500对细胞毒性、小鼠毒力以及在动物组织的定殖能力均显著低于野生株,互补株毒力基本恢复至野生株水平;组织病理学结果进一步表明,缺失VPA1500基因能够降低副溶血弧菌对小鼠组织的损伤。[结论] VPA1500参与副溶血弧菌的体外细菌竞争能力、浮游运动能力和致病性。     

pVA质粒中II型分泌系统同源基因对副溶血弧菌生物学特性及PirAB表达和分泌的影响

【背景】副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)是引起养殖对虾急性肝胰腺坏死病(acute hepatopancreatic necrosis disease, AHPND)的病原之一,毒素蛋白PirAB是该病原的致病因子,由病原携带的pVA质粒上的pirA和pirB编码。PirAB的分泌途径尚未明确。【目的】探究pVA质粒中Ⅱ型分泌系统同源基因epsG2和epsE2对副溶血弧菌生物学特性及PirAB表达和分泌的影响。【方法】通过生物信息学分析发现副溶血弧菌VP220218株pVA质粒上存在2个Ⅱ型分泌系统(type Ⅱ secretion system, T2SS)的同源基因epsG2和epsE2;利用框内缺失方法构建了突变株ΔepsG2和ΔepsE2,检测其生长、生物被膜形成、运动力和胞外蛋白酶活力的变化,进一步用RT-qPCR和Western blotting分析了PirAB表达和分泌的变化。【结果】epsG2和epsE2能够抑制VP220218的胞外蛋白酶活力(P<0.001)、在对数生长期抑制细菌的生长(P<0.05);此外,epsG2能够促进细菌的运动(P<0.05)、在平台期抑制VP220218的生物膜形成(P<0.05),epsE2能够抑制细菌的运动、在对数生长中后期促进VP220218的生物膜形成(P<0.05)。RT-qPCR结果显示,epsE2对pirA和pirB的表达无影响;epsG2在对数生长初期和中期抑制pirA和pirB的表达,在对数生长后期和平台期则促进pirA和pirB的表达。Western blotting结果显示,epsG2对PirAB的合成和分泌无影响,epsE2能够促进PirAB的合成和分泌。【结论】epsG2和epsE2参与了副溶血弧菌VP220218的生理活动,且epsE2影响PirAB的合成和分泌。研究结果为了解致AHPND菌PirAB毒素的合成和分泌途径提供了参考。     

外膜蛋白OmpR对副溶血弧菌致病特性的影响

[目的]探究OmpR在副溶血弧菌生物学特性和致病性中发挥的作用。[方法]利用同源重组技术构建了副溶血弧菌ompR基因缺失株(ΔompR)和互补株(CΔompR),分析各菌株的生长特性、运动性和生物被膜形成能力的差异;比较各菌株对细胞黏附、细胞毒性和小鼠致病性的影响。[结果]ompR基因缺失对副溶血弧菌的生长特性、运动性以及细胞毒性无显著影响。但与野生株相比,ΔompR的生物被膜的形成能力显著降低;感染ΔompR的小鼠存活率升高了25%,病变程度更低;ΔompR在小鼠心脏、肝脏和肾脏中的载菌量显著低于野生株,互补株毒力基本恢复至野生株水平。[结论]OmpR参与副溶血弧菌生物被膜形成和致病过程,是副溶血弧菌潜在的毒力因子。     

H-NS蛋白对副溶血弧菌hcp1的转录调控

【目的】研究调控子H-NS对副溶血弧菌T6SS1结构蛋白基因hcp1的转录调控机制。【方法】利用Western blot检测Hcp1蛋白在野生株(WT)和hns基因敲除株(Δhns)中表达水平的差异。提取WT和Δhns的总RNA,采用实时定量RT-PCR的方法验证H-NS对hcp1的转录调控关系。进而采用引物延伸实验研究hcp1的转录起始位点,并根据产物的丰度判断H-NS对hcp1的调控关系。PCR扩增hcp1的整个启动子区DNA序列,并纯化His-H-NS蛋白,通过凝胶阻滞实验(EMSA)验证His-H-NS对hcp1启动子区是否具有直接的结合作用。【结果】Western blot和实时定量RT-PCR结果显示H-NS能抑制hcp1的表达;引物延伸结果显示hcp1只有一个转录起始位点T(–62)(翻译起始位点为+1),且其转录活性是H-NS和σ54依赖性的;EMSA实验表明H-NS对hcp1的启动子区具有直接的结合作用。【结论】H-NS能直接结合到hcp1启动子区而抑制其转录表达。     

信号分子AI-2合成关键基因luxS对副溶血性弧菌生物学特性的影响

[背景]副溶血性弧菌是全球范围重要的食源性病原菌,能引起急性肠胃炎。群体感应系统LuxS/AI-2影响细菌的生物学特性,为研究副溶血性弧菌的传播机制和控制技术提供了新的途径。[目的]探讨群体感应信号分子AI-2合成关键基因luxS对海产品中分离的副溶血性弧菌Vp2009027生物学特性的影响。[方法]利用自杀质粒同源重组技术敲除信号分子AI-2合成关键基因luxS,构建副溶血性弧菌Vp2009027的luxS基因缺失株,通过比较野生株与luxS基因缺失株的生长曲线、AI-2活性、运动能力、生物膜形成能力和耐药性,分析LuxS/AI-2系统对副溶血性弧菌生物学特性的影响。[结果]构建了副溶血性弧菌Vp2009027的luxS基因缺失株,野生株和luxS基因缺失株的生长无明显差异,luxS基因的缺失导致AI-2合成受阻、运动能力和生物膜形成能力增强、四环素耐药性降低。[结论]luxS基因对副溶血性弧菌的生物学特性具有重要的调控作用,为进一步研究副溶血性弧菌的传播机制和研发控制技术提供基础。     

副溶血性弧菌-霍乱弧菌混合生物被膜形成过程研究

【目的】研究副溶血性弧菌(Vibrioparahaemolyticus,VP)和霍乱弧菌(Vibriocholera,VC)混合生物被膜的形成过程。【方法】在4、8、12、24、36、48、60、72 h测定单独条件下VP、VC及其混合后生物被膜的形成情况,通过结晶紫染色法、平板菌落计数法、测定胞外多糖、胞外蛋白,通过荧光原位杂交(FISH)观察混合生物被膜形成。【结果】虽然形成的混合生物被膜量介于VC和VP之间,但混合生物被膜在形成过程中,成熟期后生物被膜量的变化较小,对环境的抗性增强。混合生物被膜中拥有更多的活菌,混合生物被膜形成过程中胞外蛋白和胞外多糖的变化体现出其可能在对抵御不适应环境中起重要作用,通过FISH可观察到不同时期生物被膜的变化过程。【结论】VC与VP共同形成生物被膜的过程中,混合生物被膜总量虽然减少,但混合生物被膜中拥有更多的活菌,这可能引起更大的危害。研究混合生物被膜形成过程中被膜的变化,可为有害生物被膜的控制提供基础。     

副溶血性弧菌CRISPR的检测及其结构分析

【目的】检测副溶血性弧菌(Vibrio parahaemolyticus,简称VP)中规律成簇间隔的短回文序列(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR),并对不同来源的VP中CRISPR位点的结构多样性进行分析。【方法】根据CRISPR DB数据库中公布的VP中确定的CRISPR结构序列CRISPR-1及文献中新发现的疑似CRISPR结构序列CRISPR-2设计引物,对不同来源的79株VP进行PCR扩增。利用CRISPR Finder分析CRISPR结构,采用生物信息学方法对不同来源VP的CRISPR位点结构多样性进行比较分析。【结果】79株VP中CRISPR-1的检出率为92.41%,CRISPR-2的检出率为96.20%,同时具有这2个位点的菌株占总数的89.87%,只有1株菌被检出不含有任何位点。分别比较不同来源的菌株CRISPR-1、CRISPR-2位点的重复序列发现不存在序列差异,而临床菌株的这2个CRISPR位点在间隔序列上比环境分离菌株存在更多的变异。2个CRISPR位点根据间隔序列的不同在VP中一共组成8种CRISPR谱型(编号A-H),除F谱型外,A-E、G谱型均只在临床分离菌株中发现,而在环境分离菌中还发现不含任何位点的H型。【结论】CRISPR在VP中普遍存在。环境分离菌株与临床分离菌株中CRISPR的结构存在差异。     

副溶血弧菌VP2918基因缺失株的构建及功能研究

[目的] 以副溶血弧菌VP2918为研究对象,研究其对副溶血弧菌的生物学特性和致病性的影响。[方法] 利用同源重组技术构建了vp2918基因的基因缺失株（Δvp2918）和互补株（CΔvp2918）,并对野生株、缺失株和互补株的细菌生长曲线、运动性、生物被膜形成能力、对HeLa细胞的黏附能力、细胞毒性、对小鼠的致死率和组织载菌量进行分析。[结果] 缺失vp2918基因不影响副溶血弧菌的生长特性、运动性、生物被膜形成能力以及对HeLa细胞的黏附能力。但与野生株相比,Δvp2918对HeLa细胞的毒性作用显著降低;感染Δvp2918的小鼠症状明显减轻,存活率更高;Δvp2918在小鼠脾脏和肝脏中的载菌量显著低于野生株,互补株毒力基本恢复至野生株水平。[结论] vp2918不参与副溶血弧菌的运动性和生物被膜形成能力等过程,但与该菌的致病性相关,为潜在的毒力因子。