eha基因调控迟缓爱德华菌的毒力

目的 eha基因是E.tarda毒力株ET-13一个重要的转录调控基因,本文研究其对该菌株毒力的影响。方法 利用菌落计数法比较野生株和eha缺失株感染小鼠毒力(LD₅₀)的差异,以及比较两菌株在小鼠每个肝脏、脾脏和肾脏中细菌菌落数目的差异;利用组织HE染色观察两菌株对宿主组织损伤的差异;利用RT-PCR,比较两种细菌毒力基因表达的差异。结果 eha缺失株相比野生株其毒力下降了2.5倍;eha缺失株在宿主体内的生存能力明显降低。小鼠感染野生株后,出现肝细胞水肿和中性粒细胞浸润,脾小体内细胞坏死,肾小管水肿等病变,以及上述脏器外观出现改变。提示野生株对小鼠的肝脏、脾脏和肾脏有毒性作用,而eha缺失株对上述脏器无明显毒性作用。RT-PCR结果显示,eha基因的缺失使得E.tarda菌的Ⅲ型分泌系统分泌蛋白基因eseC和外膜蛋白基因(pagC)的转录水平下降,菌毛蛋白基因(fimA)的转录水平没有改变。结论 eha基因缺失后,E.tarda菌 ET-13株的毒力因子表达降低,使该菌毒力明显减弱,对宿主的致病性和病理损伤减轻。因此,eha基因是一个毒力正调控基因。     

基于RNA-seq分析Eha调控迟缓爱德华菌抵抗酸化的作用

目的 Eha是一个影响迟缓爱德华菌(Et)胞内生存的转录调控因子,本研究有助于揭示其调控Et抵御酸的分子机制。方法用ATPase抑制剂洛霉素A1抑制巨噬细胞的酸化,菌落计数法比较酸化对野生株和eha基因缺失株胞内存活数目的影响;比较两种细菌在酸性应激实验中存活率的差异;构建pMP220-P_(eha)LacZ质粒,采用β-半乳糖苷酶实验检测eha基因的启动子在不同酸性pH值下和不同培养时间的转录活性;选择Eha转录水平最高的一个酸性pH值和培养时间,分别提取两种细菌RNA,进行RNA-Sequencing;并用qRT-PCR验证其结果。结果野生株ET13在巨噬细胞内和不同pH酸环境中的存活率明显高于缺失株,阻止酸化胞内菌数明显高于未阻止酸化的胞内菌数(P0.05)。对数期细菌pH6.3培养基生长2h,RNA-Sequencing结果表明:eha基因缺失株转录水平和野生株相比,147个差异显著表达的基因(DEGs)(|log2Ratio|≥1),其中113个上调,34个基因下调,qRT-PCR随机抽样,和RNA-Sequencing表达趋势呈强相关。147个基因采用GO数据库进行功能聚类,分成25类,主要涉及细菌加工、定位、代谢、结合、催化、运输、细胞成份;基于KEGG通路的富集分析,有130个可以富集到55条通路中,包括与氨基酸、核苷酸、脂质代谢及铁的转运等路径,涉及基因较多的有双组分系统、ABC转运系统、不同环境中的微生物代谢和次级代谢产物等路径。结论在酸性生存环境,Eha对Et的转录组呈多途径、多基因的适应性的全局性调控。     

猪链球菌2型BALB/c小鼠动物感染模型的建立

目的研究猪链球菌2型(SS2)中国高致病株05ZYH33株对BALB/c小鼠的致病性,探讨其作为SS2动物感染模型的可行性。方法用猪链球菌活菌经腹腔注射感染小白鼠,并做阴性对照。通过LD50测定、临床症状观察、病理剖检、病原分离鉴定、菌株在各脏器内定植分布检测、细胞因子测定,观察和分析小鼠感染SS2后机体的一系列改变。结果 BALB/c小鼠对05ZYH33株易感,其LD50为4×107 CFU/ml,并可区分强毒株和无毒株毒力差异;病原分离鉴定证实各脏器感染菌株均为SS2;涂板计数表明野生株05ZYH33在小鼠各脏器定植量显著高于无毒株Δcps2B;病死鼠的特征性组织病理学变化表现为典型的弥漫性血管内凝血和微血栓形成;野生株及无毒株均可引起炎症因子IL-6及趋化因子MCP-1的释放,但无毒株△cps2B诱导细胞因子水平显著低于野生株(P0.05)。结论 BALB/c小鼠可被SS2感染并引发炎症反应。适龄SPF BALB/c小鼠是中国SS2强致病株良好的动物感染模型。     

eha,迟缓爱德华菌一个毒力调控基因

目的探讨迟缓爱德华菌(Edwardsiella tarda,E.tarda)溶血相关基因(E.tardahaemolysin activator gene,eha)基因调控该菌毒力基因的作用。方法利用自杀质粒pHM5,缺失E.tarda的eha基因,得到△eha缺失菌株,再构建△eha株的互补菌株。通过平板溶血性法、接触溶血法、上清溶血法,观察野生株、△eha缺失株与及互补株溶血性的差异。利用MTT法比较三种细菌培养物的过滤液对Vero细胞的毒性的差别。利用H2O2抗性纸片扩散法,比较三种菌对过氧化氢抵抗力的差异。利用RT-PCR和SDD-PAGE电泳超速酸化离心法提取的鞭毛蛋白,比较三种细菌鞭毛基因的转录和表达的差异。结果△eha缺失株和互补株不溶血,而野生株溶血。eha基因的缺失降低E.tarda菌对过氧化氢的抵抗力,△eha缺失株较野生株的细胞毒性明显减弱,eha基因可以调控迟缓爱德菌鞭毛基因的转录和表达。结论 eha基因可以调控迟缓爱德华菌毒力基因的表达,是一个毒力调控基因。     

2型猪链球菌荚膜唾液酸合成相关基因neuC敲除突变株的构建及其生物学特性

目的探索荚膜多糖合成基因neuC与细菌唾液酸合成转化的关系。方法应用同源重组基因敲除方法构建筛选2型猪链球菌(SS2)强毒株05ZYH33荚膜多糖组分唾液酸合成相关基因neuC的缺失突变株;系统比较分析突变体与野生株的基本生物学特性的差异,小鼠和仔猪毒力试验分析neuC基因缺失对细菌毒力的影响。结果应用PCR检测和Southern杂交分析显示,neuC基因在2株转化重组体中被壮观霉素抗性基因所替代,表明neuC基因敲除突变体构建成功;突变体△neuC与野生株在菌落形态、染色特性和溶血活性方面无明显差异;突变体与2型特异性抗血清的凝集反应显著减弱;电镜观察显示突变体表面荚膜结构较野生株荚膜显著变薄,直径20～55nm,但质地更致密;小鼠和仔猪毒力试验显示,突变体毒力显著减弱。结论neuC是SS2荚膜多糖合成的重要结构基因,与细菌唾液酸的转化利用密切相关;neuC基因可能藉其在唾液酸转化中的作用影响SS2的基本生物学特性和细菌的侵袭致病能力。     

羊种布氏菌043强毒株BRA0434基因缺失突变株的构建与毒力的初步评价

目的检测BRA0434基因对羊种布氏菌043毒力的影响。方法利用同源重组的原理,以BRA0434基因外侧的同源臂序列构建重组质粒,将其电转化至布氏菌043感受态细胞,通过卡那抗性筛选和检测引物鉴定而获得羊种布氏菌043-ΔBRA0434缺失突变株,并以之和羊种布氏菌043以10⁶ CFU剂量腹腔接种小鼠,又以100∶1的感染复数侵染小鼠巨噬细胞。结果与羊种布氏菌043相比,羊种布氏菌043-ΔBRA0434缺失突变株的载菌量和小鼠脾脏重量的影响都有一定程度的下降;侵染小鼠巨噬细胞试验结果显示羊种布氏菌043-ΔBRA0434缺失突变株的毒力较羊种布氏菌043有所降低。结论BRA0434基因的缺失会减轻羊种布氏菌043的毒力。     

转录因子Eha直接调控迟缓爱德华菌的靶基因

目的 Eha是一种重要转录调控因子,它可以影响迟缓爱德华氏菌(Et)的胞内存活,本实验探究Eha直接调控的靶基因如何抵御巨噬细胞杀灭细菌的分子机制。方法 构建pGEX-4T-ehaflag重组质粒,电击导入eha基因缺失株的ET-13菌,得到Cehaflag ET13重组菌;用Western blot 检测重组菌Eha-Flag融合蛋白的表达,并用细菌胞内存活实验检测细菌EhaFlag融合蛋白的活性;我们釆用染色质免疫共沉淀(CHIP)技术,用抗Flag标签抗体对靶基因沉淀Eha-DNA 片段,除去结合的蛋白并纯化DNA片段;以RNA-Sequencing的差异表达基因设计引物,以CHIP得到的DNA样品为模板,进行qRT-PCR; PCR扩增靶基因的启动子区域,构建了pBAD-P_靶lac Z重组质粒,电击分别导入ET-13野生株和eha基因缺失株,比较它们β-半乳糖苷酶活性的差异;SDS-PAGE电泳比较野生株和缺失株外膜蛋白、厌氧C4二羧酸转运蛋白DcuA1和鞭毛钩蛋白FlgK表达的差异,并用细菌胞内存活实验比较野生株和缺失株的差异。结果 Western blot表明,Cehaflag ET13重组菌能够表达Eha-Flag融合蛋白;细菌胞内存活实验表明,该融合蛋白完全可以恢复缺失株在胞内降低的生存能力,Flag 融合标签不影响Eha蛋白的功能;通过qPCR鉴定CHIP,富集到Eha的结合靶点,最终筛选出10个Eha直接结合的基因; 通过野生株和缺失株中β-半乳糖苷酶活性的差异,证明eha基因对5个靶基因启动子有直接调控作用;通过检测野生株和缺失株表型的差异,证明eha基因对靶蛋白DcuA1,TnaA和FlgK的表达和活性有调控作用。结论 Eha可以通过直接调控这些靶基因,使Et菌在巨噬细胞内的存活受到影响。     

eha基因调控迟缓爱德华菌抵抗巨噬细胞氧化杀菌作用

目的 迟缓爱德华菌(E.tarda)能够在巨噬细胞内生存和繁殖,必须抵抗细胞产生活性氧的杀菌作用。eha基因是该菌一个重要的转录调控基因,本研究探讨eha基因调控E.tarda抵抗巨噬细胞氧化杀菌的机制。方法 光镜观察野生株和缺失株分别感染RAW264.7巨噬细胞的过程,及菌落计数法测定细菌胞内存活数目;测定细菌在不同H₂O₂浓度中的存活率;流式法检测细菌感染巨噬细胞后产生活性氧的细胞比率;qRT-PCR测定细菌超氧化物歧化酶基因sodC和过氧化氢酶基因katB的转录水平。结果 eha基因的缺失,使E.tarda在巨噬细胞内的繁殖速率明显下降(P<0.05),使该菌在不同H₂O₂浓度中的存活率显著降低(P<0.05),使该菌感染细胞组产生活性氧的细胞比率升高;qRT-PCR结果显示,eha基因的缺失使得该菌的超氧化物歧化酶基因sodC和过氧化氢酶基因katB转录水平下降。结论 eha基因通过调控E.tarda菌分解H₂O₂相关基因的表达,从而影响该菌分解巨噬细胞中活性氧的能力和在胞内外的存活率。因此,eha 基因调控了E.tarda菌抵抗巨噬细胞内氧化杀菌作用,有助于该菌在巨噬细胞内生存和繁殖。     

鼠疫耶尔森菌caf1基因缺失株体外生物学特性和对小鼠致病性分析

目的 探索caf1基因缺失对鼠疫耶尔森菌体外生物学特性与对小鼠致病性的影响。方法 利用CRISPR/Cas12a介导的基因编辑技术构建鼠疫耶尔森菌caf1基因缺失株,并通过PCR技术对caf1基因缺失验证。比较鼠疫耶尔森菌caf1基因缺失株和野生株201在生长速率、液体培养状态、聚集情况等体外生物学特性和对小鼠致病性等方面的差异。结果 PCR扩增结果证实,caf1基因缺失株构建成功。体外生物学特征分析表明,与野生株相比,caf1基因缺失株的形态学和生长速率并未发生明显变化,自凝聚率升高。肺递送途径LD₅₀分析表明,caf1的缺失导致鼠疫耶尔森菌气溶胶感染小鼠半数致死剂量显著降低。结论 不同途径感染结果表明,caf1基因缺失株相较于野生株,在肺递送、滴鼻、皮下、尾静脉注射4种途径下对BALB/c小鼠的毒力均降低。caf1基因的缺失导致鼠疫耶尔森菌自凝聚率升高,对BALB/c小鼠致病性下降。     

鼠衣原体质粒缺失株生物学特性及免疫保护性研究

目的以鼠衣原体(Chlamydia muridarum,CM)质粒缺失株CMUT3和CM972为对象研究质粒缺失对CM生物学特性的影响,评价质粒缺失株的免疫保护作用。方法碘染色观察衣原体包涵体中糖原聚集情况,间接免疫荧光法(IFA)和Western blot方法检测糖原合酶(GlgA)的表达,离心辅助感染试验检测衣原体对HeLa细胞的感染力。C3H/HeJ小鼠阴道感染CM,感染后60d内每隔3或7d取生殖道分泌物,检测包涵体形成单位(IFU);感染60d后处死小鼠,分离生殖道组织,观察输卵管水肿程度。CBA/J小鼠阴道感染CMUT3,感染后60d用CM菌株进行再次感染,观察质粒缺失菌株抗CM感染的免疫保护效果。结果 CMUT3和CM972菌株碘染色呈阴性;质粒影响GlgA的表达,质粒缺失后GlgA表达水平下降;离心因素能显著提高新分离质粒缺失株CMUT3对HeLa的感染力;C3H/HeJ小鼠下生殖道感染质粒缺失株CMUT3和CM972后不发生输卵管积水,而质粒缺失株在小鼠下生殖道的增殖与野生株比较差异不明显;CBA/J小鼠下生殖道免疫CMUT3后再感染CM,其单侧输卵管积水发生率为15%(2/13),而先行感染CM后再次感染CM的小鼠单侧或双侧输卵管积水发生率89%(8/9)。结论 CM质粒缺失株在小鼠生殖道中的致病力减弱,小鼠下生殖道免疫CMUT3后可抑制CM再感染所致的病理变化,CM质粒缺失株具有潜在的疫苗研究价值。     

Hypervirulent mutant of Mycobacterium tuberculosis resulting from disruption of the mce1 operon

An estimated one-third of the world's population is latently infected with Mycobacterium tuberculosis, the etiologic agent of tuberculosis. Here, we demonstrate that, unlike wild-type M. tuberculosis, a strain of M. tuberculosis disrupted in the mce1 operon was unable to enter a stable persistent state of infection in mouse lungs. Instead, the mutant continued to replicate and killed the mice more rapidly than did the wild-type strain. Histological examination of mouse lungs infected with the mutant strain revealed diffusely organized granulomas with aberrant inflammatory cell migration. Murine macrophages infected ex vivo with the mutant strain were reduced in their ability to produce tumor necrosis factor alpha, IL-6, monocyte chemoattractant protein 1, and nitric oxide (NO), but not IL-4. The mce1 mutant strain complemented with the mce1 genes stimulated tumor necrosis factor alpha and NO production by murine macrophages at levels stimulated by the wild-type strain. These observations indicate that the mce1 operon mutant is unable to stimulate T helper 1-type immunity in mice. The hypervirulence of the mutant strain may have resulted from its inability to stimulate a proinflammatory response that would otherwise induce organized granuloma formation and control the infection without killing the organism. The mce1 operon of M. tuberculosis may be involved in modulating the host inflammatory response in such a way that the bacterium can enter a persistent state without being eliminated or causing disease in the host.     

布鲁氏菌IV型分泌系统效应蛋白BPE043的功能和致病机制研究

目的 研究布鲁氏菌IV型分泌系统效应蛋白BPE043在布鲁氏菌感染和胞内生存过程中的作用。方法 以羊种布鲁氏菌104株为起始菌株,通过同源重组的方法构建布鲁氏菌BPE043基因缺失株。将布鲁氏菌野生株104和突变株104ΔBPE043在相同的起始浓度下培养,观察它们生长变化的趋势;用野生株和突变株分别感染小鼠,构建小鼠体内感染模型,测定小鼠脾重并计算脾脏细菌载量;利用免疫共沉淀技术筛选BPE043蛋白的宿主互作蛋白。结果 成功构建了布鲁氏菌BPE043基因缺失株。与野生株相比,突变株104ΔBPE043在体外培养的生长趋势和野生株基本相同;小鼠感染实验显示,在感染1周后,两组小鼠脾均肿大,但突变株104ΔBPE043感染组小鼠脾重低于野生株104感染组小鼠脾重;在感染后两周,两组小鼠脾肿大现象开始减轻。在细菌载量方面,在感染1周后,突变株104ΔBPE043感染小鼠的脾脏细菌载量低于野生株104感染小鼠;在感染后2周,突变株感染组的脾细菌载量下降趋势更明显。免疫共沉淀实验显示BPE043蛋白与鼠源小分子GTP结合蛋白Rab4和Rab11存在相互作用。结论 布鲁氏菌IV型分泌系统效应蛋白BPE043是布鲁氏菌重要的毒力因子。本研究为进一步探索BPE043基因在布鲁氏菌感染和胞内生存中的作用奠定了基础。     

Interaction between innate immune cells and a bacterial type III secretion system in mutualistic and pathogenic associations

Animals house a community of bacterial symbionts in their digestive tracts that contribute to their well being. The medicinal leech, Hirudo verbana, has a remarkably simple gut population carrying two extracellular microbes in the crop where the ingested blood is stored. This simplicity renders it attractive for studying colonization factors. Aeromonas veronii, one of the leech symbionts, can be genetically manipulated and is a pathogen of mammals. Screening transposon mutants of A. veronii for colonization defects in the leech, we found one mutant, JG752, with a transposon insertion in an ascU homolog, encoding an essential component of type III secretion systems (T3SS). Competing JG752 against the wild type revealed that JG752 was increasingly attenuated over time (10-fold at 18 h and >10,000-fold at 96 h). This colonization defect was linked to ascU by complementing JG752 with the operon containing ascU. Fluorescence in situ hybridization analysis revealed that at 42 h 38% of JG752 cells were phagocytosed by leech macrophage-like cells compared with <0.1% of the parental strain. Using mammalian macrophages, a lactate dehydrogenase release assay revealed that cytotoxicity was significantly reduced in macrophages exposed to JG752. In a mouse septicemia model, JG752 killed only 30% of mice, whereas the parent strain killed 100%, showing the importance of T3SS for both pathogenesis and mutualism. Phagocytic immune cells are important not only in defending against pathogens but also in maintaining the mutualistic symbiont community inside the leech, demonstrating that animals use similar, conserved mechanisms to control bacterial populations, even when the outcomes differ dramatically.     

基于CRISPRR/Cas9技术的弓形虫rop16Ⅰ/Ⅲ缺陷虫株的构建及毒力鉴定

目的 构建并鉴定弓形虫RH株rop16Ⅰ/Ⅲ缺陷虫株.方法 利用CRISPR-Cas9技术进行构建基因缺陷虫株.运用E-CRISPR数据库设计gRNA,并使用定点突变试剂盒突变pSAG1∷Cas9-U6∷sgUPRT质粒上的gRNA,构建pSAG1∷Cas9-U6∷sgrop16质粒.此外将rop16上游序列、乙胺嘧啶抗性基因、rop16下游序列3个片段连接成donorDNA,克隆于pUC19质粒上,PCR扩增donor DNA片段.pSAG1∷Cas9-U6∷sgrop16质粒和donor DNA片段电穿孔转染弓形虫,电转后悬液接种于HFF-1细胞中,3μmol/L乙胺嘧啶筛选电转后的虫株.PCR和Western blotting鉴定克隆化筛选虫株.吉姆萨染色分别比较RH株和RH△rop16株对HFF-1细胞的增殖与入侵.并比较RH株和RH△roop16株分别感染昆明小鼠后小鼠的生存和死亡率.结果 经测序比对,成功构建了pSAG1∷Cas9-U6∷sgrop16质粒和pUC19-donorDNA质粒.PCR鉴定结果显示,DHFR编码(编码乙胺嘧啶抗性基因)序列成功插入至靶点位置,Western blotting分析结果未见RH△rop16株有Rop16Ⅰ/Ⅲ蛋白表达.吉姆萨染色后计数结果表明,RH株感染的细胞内每个纳虫泡内速殖子的平均数显著高于RH△rop16虫株.毒力试验结果显示,RH株感染的小鼠在第7d即出现死亡,而rop16Ⅰ/Ⅲ缺陷株在第9d出现死亡,但两种弓形虫株感染动物在第10 d均全部死亡,两组间无统计学差异.结论 利用CRISPR-Cas9技术成功构建了rop16Ⅰ/Ⅲ缺陷的弓形虫RH虫株,rop16Ⅰ/Ⅲ基因敲除对弓形虫RH株毒力无明显影响.