群体感应调控CagA表达的分子机制及对幽门螺杆菌致炎症的影响

CagA is a key virulence factor in Helicobacter pylori (Hp), playing an important role in Hp caused gastritis and cancer. The expression of CagA is effected by multiply host factors. Our previous study found that quorum sensing conducted by autoinducer AI-2 represses the expression of CagA, leading to the depression of inflammatory cytokines. This suggest that quorum sensing is closely related to Hp induced inflammation while the mechanism remains obscure. We intend to investigate molecular mechanism of quorum sensing in regulating expression of CagA and inflammatory cytokines. To screen for quorum sensing regulator X which is regulated by AI-2 while binding to promoter region of cagA, Ligand fishing experiment and transcriptomic analysis will be performed. Gene knockout, electrophoresis mobility shift assay and site-directed mutagenesis studies will also be performed to study the binding between regulator X and cagA promoter. Meanwhile, the impact of regulator X on CagA expression, Hp colonization, and gastritis development will be investigated at cellular level and in vivo. Our study will elucidate the regulatory role of quorum sensing in Hp induced gastritis, providing theoretical basis and therapeutic target for new anti-Hp drug design.

CagA是幽门螺杆菌（Helicobacter pylori, Hp）的主要毒力蛋白，在炎症反应及胃癌发生中起重要作用。CagA表达受到多种环境因素影响。我们前期研究发现：信号分子AI-2介导的群体感应抑制CagA的表达，同时抑制了Hp诱导的细胞炎症因子表达，表明群体感应与Hp致炎症息息相关，但是机制不明。本项目拟利用AI-2诱导群体感应，研究其对CagA和Hp所诱导炎症因子表达的调控作用和分子机制。通过Ligand fishing实验和转录组分析，筛查被AI-2调控同时能结合cagA基因启动子的调控蛋白X。通过基因敲除、凝胶阻滞、定点突变技术探究调控蛋白X与启动子区域结合机制。同时从细胞和动物水平，研究该调控蛋白X对CagA表达的调控，以及对Hp定植、致胃炎的影响。该研究有助于揭示群体感应在Hp致胃炎中的调控作用，同时为基于群体感应机制的抗Hp药物设计提供理论基础和新的靶标。

幽门螺杆菌（Helicobacter pylori, Hp）是引起慢性胃炎和消化性溃疡的病原菌，与胃癌和胃黏膜相关淋巴组织淋巴瘤的发生密切相关。其致病性与多种毒力因子如CagA, 四型分泌系统T4SS，外膜蛋白OMPs等密切相关。本项目围绕群体感应调控CagA机制及对Hp致炎性的影响进行开展研究。通过研究AI-2对幽门螺杆菌中与致炎作用相关的毒力因子的表达调控作用，发现AI-2抑制CagA的表达水平和感染后细胞转运水平。AI-2虽然上调了部分T4SS蛋白的表达水平，但是对于T4SS与α5β1 integrin的相互作用无影响。此外AI-2通过影响发现群体感应系统通过抑制细菌外膜蛋白的表达来抑制幽门螺杆菌的黏附作用。通过调控CagA，T4SS和外膜蛋白的表达，AI-2抑制Hp感染后胃上皮细胞中NF-κB的激活及炎症因子IL-8的释放。.为了进一步研究AI-2调控CagA表达的分子机制, 我们通过转录组研究发现了与AI-2相关的调控蛋白HP1021, FUR和HP0564。HP0564作为未知功能调控蛋白，可以通过直接结合至cagA基因启动子来抑制其表达水平。HP0564显著激活HP感染后为上皮细胞中NF-κB的激活及炎症因子IL-8的释放。我们推测AI-2可能通过抑制HP0564的表达来抑制炎症反应。.我们进一步研究与AI-2转运相关的细菌二肽转运体系Dpp transporter与幽门螺杆菌的毒力的关系。发现Dpp transporter在mRNA和蛋白水平显著激活了CagA的表达。此外Dpp transporter抑制了T4SS的表达和细菌的黏附水平。感染胃上皮细胞后，Dpp transporter显著抑制了宿主细胞中NF-κB的激活剂验证银子的释放。通过该结果可以推测AI-2通过Dpp transporter转运进入细菌后，抑制T4SS的表达和细菌的黏附水平进而显著抑制细菌的炎症反应。