福氏志贺菌小RNA对耐药性的调控机理

Shigella flexneri is a pathogenic gastrointestinal tract bacteria worldwide, which can cause morbidity of both human and livestock as its highly infectiousness and severely damage. It is difficult to achieve success in clinical prevention and treatment as resistance and its own speciality. Our previous NSFC funded research has clarified the positive regulation of gene marA and acrB towards its multi-drug resistance as well as marA towards tolQ and tolA. On the other side, further studies on the regulation of other related genes and regulation mechanism on sRNA level is worthwhile. This study will focus on Shigella flexneri 2a, which is an epidemic strain in Asia, identify the distinctive sRNA of drug resistance regulation through bioinformatics and gene knockout technology. The related protein will be screened by drug resistance study of deficient strain and the regulation mechanism of sRNA will be revealed. This study can provide new targets and strategies for drug discovery as well as the control of shigellosis.

福氏志贺菌在全球范围内是一类具有高度传染性和危害严重的人畜共患肠道致病菌，由于病原特殊性以及志贺菌对治疗药物高度广泛的耐药性，给临床防治带来极大困难。本研究在前期国家自然科学基金资助研究的基础上，阐明了marA与acrB 基因对福氏志贺菌多药耐药性有正向调控作用，且marA 对tolQ 和tolA 有正调节作用，但其他相关基因的调控作用如何以及从sRNA层面反映的根本调控机理如何仍有待深入探讨。本研究以亚洲地区流行株福氏志贺菌2a为研究对象，在全基因组水平上，以生物信息学技术方法以及基因敲除技术识别并鉴定特异的耐药性调控相关sRNA，通过缺失株在药物压力下的耐药水平研究筛选细胞中蛋白表达及行使耐药性生物学功能的相关蛋白质，探索sRNA与相关蛋白质之间的相互作用机制，揭示sRNA对耐药性的调控机理。本研究可为志贺菌病的有效防治、临床合理用药提供指导，为疾病治疗新药研发提供新的靶点和策略。

.根据美国临床实验室标准化委员会的推荐，以福氏2a志贺氏菌2457T菌株为研究对象，采用环丙沙星诱导建立耐药菌株。然后对所建立的耐药菌株（N1）与标准菌株（Y1）进行链特异性转录组测序，筛选非编码小RNA，进而比较分析耐药性与小RNA之间的相互关系，以及小RNA在耐药机制中所发挥的作用。RNA-seq分析结果显示，耐药菌株呈现出显著地基因表达差异，差异表达的基因为760个（20.88%），其中上调表达的基因为190个（5.22%），下调表达的基因为570个（15.66%）。在N1株中有94个候选sRNA，Y1株中95个候选sRNA，而且Y1株与N1株中有29个非编码RNA明显不同，其中只有N1株中有6、53、54号候选sRNA，只有Y1株有34、78号候选sRNA。我们推测这些sRNA可能与耐药蛋白的表达有关，通过调控耐药基因和一些与细胞增殖或凋亡相关的基因发挥作用。在鉴定的 3641个福氏志贺菌基因中，共有 961个GO条目注释到39个功能类别。其中主要的GO功能有“代谢过程”, “细胞过程”，“代谢活性”，“细胞”以及“细胞部分”。对代谢通路进行分析发现，其中最具代表的路径包括“氮代谢”,“硫代谢”,“百日咳”,“多聚糖生物合成单元”，“双组分系统”,“不同环境中微生物的新陈代谢”,“亚油酸的新陈代谢”,“链霉素生物合成”,“β-丙氨酸代谢”和“丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢”。