布鲁氏菌otpR基因对该菌的环境耐受力起到重要作用

【作者】 任婕； 张兴林； 吴清民；

【机构】 中国农业大学动物医学院；

【摘要】 布鲁氏菌病是严重危害人类身体健康和畜牧业发展的人畜共患传染病,分布广泛,并有侵犯多种宿主的特点。现今已波及全球近90%的国家和地区,每年造成数十亿美元的经济损失。其病原体布鲁氏菌为胞内寄生菌,与其它致病菌相比缺少典型的毒力因子。目前该病原体分子致病机理尚未完全阐明。对布鲁氏菌功能基因的鉴定是现今布菌研究的活跃领域。在布鲁氏菌基因组中具有19个具备组氨酸蛋白激酶的感受蛋白和21个具有反应蛋白,大约组成10～12对二元调控系统。二元调控系统往往与细菌的致病力和环境耐受力密切相关。例如,在布鲁氏菌中,BvrR和BvrS所组成的二元调控系统就是目前公认的最重要毒力因子之一。布鲁氏菌的otpR(osmolarity,temperature and pH related regulator)操纵子由属于二元调控系统的otpR基因和其下游的cAMP依赖的蛋白激酶cpk基因组成。该操纵子广泛存在多种细菌中,但其在布鲁氏菌中的功能尚不清楚。通过生物信息学手段发现,布鲁氏菌OtpR蛋白具有二元调控系统的高度保守域,与能够结合DNA的OmpR家族具有很高的同源性。本研究利用现代基因工程技术成功构建了otpR基因缺失株,并将其在各种应激环境中的存活和生长特性与其原始菌株16M进行比较来研究otpR基因在环境耐受力方面起到的作用。试验证明该基因在布鲁氏菌适应酸性、高温以及高渗透压环境中起着重要的作用:突变株ΔotpR:Km酸性应激环境下的存活率小于其原始菌株16M的1/10,而它的Knock-In互补菌株可以将耐受力恢复到16M的水平;在高温(42℃)和高渗透压(TSB加250mM NaCl,37℃)条件下。ΔotpR:Km的生长速率也明显低于16M。我们推断基因缺失株ΔotpR:Km对酸性等应激环境的耐受能力下降,很有可能会导致它在宿主细胞内存活和增殖能力的降低,并进而降低其在宿主体内的致病力。更多还原