表皮葡萄球YycG/YycF双组分信号转导系统功能和调控下游基因机制的研究

【作者】 许涛； 刘华勇； 韩海燕； 吴旸； 瞿涤；

【机构】 复旦大学教育部/卫生部医学分子病毒学重点实验室；

【摘要】 目的表皮葡萄球菌是临床上医疗植入材料相关感染中最常见的病原。双组分信号转导系统感应外界信号并调控细菌的生物学功能,其中YycG/YycF是目前已知的表皮葡萄球菌中唯一一对生长所必需的系统。本研究通过寻找和分析其调控的下游基因研究YycG/YycF双组分信号转导系统的功能及其基因调控机制。方法首先构建可在表皮葡萄球菌中受脱水四环素诱导转录特定基因反义RNA(asRNA)的质粒。通过as-RNA抑制yycG/yycF的表达,检测细菌的生长、生物膜等表型变化,使用透射电镜观查细菌形态结构变化,使用激光共聚焦显微镜检测生物膜形成。对比分析表皮葡萄球菌、金黄色葡萄球菌及枯草杆菌中YycF的蛋白序列同源性,使用生物信息学方法在线检索YycF在基因组中特异性结合的保守核酸序列,寻找可能受YycF调控的下游目的基因/操纵子。使用RT-qPCR检测yycG/yycF表达抑制株中上述基因的转录水平变化。通过asRNA抑制目的基因表达,检测细菌生长、形态、生物膜形成和自溶等表型变化。结果在表皮葡萄球菌中,经诱导yycG/yycF的asRNA转录,细菌生长和生物膜形成受到明显抑制;干扰yy-cG后生物膜中死细菌比例明显增加;而干扰yycF后细菌的自溶显著增强。根据在其他细菌中报道的YycF特异性结合的核酸序列,经生物信息学分析在表皮葡萄球菌基因组中预测到16个YycF可能结合的启动子DNA位点,对应12个基因和4个操纵子(共24个基因)。进一步分析了其中10个基因:其中4个已知基因(serp 1044、serp 0646、serp 0500、serp 1702)可能分别参与表皮葡萄球菌的蛋白质合成、呼吸链、氧化还原反应和细胞分裂,另外6个基因(serp0476、serp 0319、serp 1879、serp 0316、serp 1297、serp 0606)功能未知但含有已知功能域。分别使用脱水四环素诱导针对上述基因的asRNA,发现除serp00606,serp 1297和serp 0316外的7个基因受干扰后,细菌的生长和生物膜形成受到明显抑制;而肽聚糖水解酶基因serp1702转录被干扰后,细菌生长过程中产生大量细菌团块沉淀。结论结果提示表皮葡萄球菌YycG/YycF双组份信号转导系统调控下游一系列与细菌生长代谢相关的功能基因的转录,从而发挥调控细菌生长、自溶和生物膜形成。更多还原