东湖假单胞菌HYS中的精氨酸琥珀酰转移酶途径缺失对秀丽隐杆线虫毒性的影响

【背景】东湖假单胞菌HYS是本实验室从武汉东湖水域中分离并鉴定的一株高产铁载体细菌,HYS菌株对秀丽隐杆线虫具有较强毒性。前期研究发现HYS中编码精氨酸琥珀酰转移酶基因(argS)的插入突变可导致其对线虫毒性明显减弱。【目的】探究argS基因功能及其如何参与细菌毒性,为后续深入研究HYS菌株的毒性机制提供理论依据。【方法】采用生物信息学比对、遗传分析和生理生化实验确认argS基因的生物学功能及其参与的精氨酸琥珀酰转移酶(arginine succinyltransferase,AST)途径与细菌毒性的关系。【结果】生物信息学比对结果显示argS编码精氨酸琥珀酰转移酶,其蛋白序列与铜绿假单胞菌中精氨酸琥珀酰转移酶β亚基具有高达88%的相似度;缺失argS导致菌株不能利用精氨酸作为唯一碳源进行生长;精氨酸脱羧酶(arginine decarboxylase,ADC)、精氨酸脱氢酶(argininedehydrogenase,ADH)以及精氨酸脱亚胺酶(argininedeiminase,ADI)途径中关键基因缺失菌株均可正常利用精氨酸作为唯一碳源,且对线虫并无明显毒性减弱现象;添加外源精氨酸导致菌株对线虫的减毒效果更加明显,且菌株产铁载体能力显著下降。【结论】东湖假单胞菌HYS中AST途径可以通过影响菌株铁载体合成来影响其对秀丽隐杆线虫的毒性,本研究为深入了解假单胞菌精氨酸代谢和致病性机制提供了新依据。