Caf1R感应环二鸟苷酸调控F1抗原形成机制的研究

Cyclic diguanosine monophosphate (c-di-GMP) is a ubiquitous bacterial nucleotide secondary signaling molecule that regulates cellular processes in response to environmental and cellular stimuli. Identification of receptor proteins for c-di-GMP is necessary for understanding the regulation by this ubiquitous signaling molecule. However, the process of identifying c-di-GMP receptor is challenging and no receptor protein has been reported in Yersinia. Our preliminary data suggests Caf1R, a transcriptional regulator of F1 antigen synthesis, might be a c-di-GMP receptor protein. C-di-GMP might act on Caf1R to cause it to repress the expression of the F1 antigen in Yersinia pestis. We will further our previous findings by studying the regulatory mechanism of c-di-GMP on Caf1R. Our study will be helpful not only to understand the c-di-GMP signaling, but also to unravel the regulatory mechanism of F1 antigen and provide a theoretical basis for vaccine development based on F1 antigen.

环二鸟苷酸（c-di-GMP）是普遍存在于细菌中的一种第二信使分子，在调控细菌生理功能中发挥着重要作用。C-di-GMP效应蛋白的研究是该领域的研究热点和难点，目前耶尔森氏菌中尚无相关报道。前期研究中我们发现无毒鼠疫耶尔森氏菌中Caf1R可能是c-di-GMP的效应蛋白，通过感应c-di-GMP而调控F1抗原的表达。本项目拟深入研究c-di-GMP与Caf1R作用的分子机制，探讨c-di-GMP负调控Caf1R的生理意义，由此不仅丰富我们对第二信使分子c-di-GMP调控通路的认识，而且可以揭示F1抗原表达的转录调控机制，为基于F1抗原的疫苗研制提供理论依据。

环二鸟苷酸（c-di-GMP）是普遍存在于细菌中的一种第二信使分子，在调控细菌生理功能中发挥着重要作用。F1抗原是鼠疫菌在37℃时产生一种荚膜抗原，其产生受温度调控，一直被广泛用于鼠疫菌鉴别、诊断、检测及鼠疫菌疫苗的制备。本研究中，我们首先利用CRISPR-Cas12a基因编辑技术结合lambda red重组技术，优化了鼠疫菌的遗传操作系统，并且利用该技术构建了F1抗原相关基因的突变株。进一步的研究中发现c-di-GMP在26℃时抑制F1抗原的表达，而37℃则不发挥抑制作用。F1抗原的表达受转录激活因子caf1R调控，我们利用RNAfold预测caf1R mRNA 5’UTR二级结构，通过eGFP报告系统等确认目标区域温控效应。我们利用对caf1R基因进行原位突变，检测二级结构的调控作用，发现了caf1R mRNA 5’端序列折叠成一个特殊的二级结构，可能由此感应温度调控caf1R的表达，进而调控F1抗原的表达。综上，我们初步揭示了鼠疫耶尔森氏菌中Caf1R通过感应c-di-GMP和温度一起协同调控F1抗原的表达的作用机制，由此不仅丰富我们对第二信使分子c-di-GMP调控通路的认识，而且可以揭示F1抗原表达的转录调控机制，为基于F1抗原的疫苗研制提供理论依据。