丝/苏氨酸蛋白激酶Stk调控表皮葡萄球菌生物膜和毒力的分子机制研究

Staphylococcus epidermidis is an important nosocomial pathogen, and biofilm is a major virulence factor. In our previous study, it was found that the serine/threonine kinase (Stk) which is encoded by stk gene, affects the biofilm formation and bacterial virulence, although the detailed mechanisms are not clear. In the bacteriology field, Stk has gained quite some attention, and Stk regulate bacterial physiology in various bacteria. In this study, we are going to apply the molecular biology and cellular biology methods, to investigate the regulatory mechanisms of Stk in biofilm and bacterial virulence, to further elucidate the role of Stk in S. epidermidis. The results of this project will provide the new strategies for controlling biofilm formation and identifying new drug target to treat S. epidermidis infection. Meanwhile, the outcome of this study will provide clue for studying Stk in other bacteria.

表皮葡萄球菌是引起医院内感染的重要病原菌，生物膜是其主要的毒力因子。我们前期研究中发现表皮葡萄球菌stk基因编码了丝/苏氨酸蛋白激酶Stk，影响了生物膜的形成和细菌毒力，但具体机制尚未明确。丝/苏氨酸蛋白激酶近年来在细菌学领域受较多关注，在一些细菌生理代谢的调控中起着重要作用。我们假设Stk激酶通过磷酸化一些底物直接或间接地调节生物膜的形成和细菌毒力。本研究拟运用分子生物学和细胞生物学的研究方法，进一步研究表皮葡萄球菌Stk激酶对生物膜及细菌毒力的调控机制；以初步阐明Stk在表皮葡萄球菌中的重要作用。本课题的研究结果对提出控制生物膜形成的新策略和寻找抗表皮葡萄球菌感染的新药物靶标有着重要意义；同时，本研究成果也可以为其他细菌丝/苏氨酸蛋白激酶的机制研究提供借鉴。

本项目对表皮葡萄球菌和分枝杆菌的数个功能基因进行了研究。表皮葡萄球菌可造成医院内感染，生物膜是其主要的毒力因子。其stk基因编码了丝/苏氨酸蛋白激酶Stk，可能通过磷酸化一些底物直接或间接影响生物膜的形成和细菌毒力。我们通过BACTH系统验证Stk激酶及其可能的底物蛋白间的相互作用，明确发现了Stk和细菌分裂相关蛋白FtsA的相互作用。结核病是由结核分枝杆菌引起的一种传染性疾病，对人类健康有很大的威胁。寻找新的结核病防治手段十分重要，这需要我们对分枝杆菌基因功能以及细菌与宿主的相互作用等有更深入的了解。在本项目的资助下，我们对分枝杆菌重要的功能基因glpX和mkl在细菌的生理及致病中的作用进行了初步的探索。本课题的科学意义：1）为进一步研究葡萄球菌丝/苏氨酸蛋白激酶的作用机制奠定基础；2）进一步理解分枝杆菌的重要毒力基因是如何通过代谢及物质转运等生理过程来调节结核菌的致病。