溶藻弧菌中RseA-RpoE介导PpkA/PppA调控群体感应和毒力的分子机制

Vibrio alginolyticus is a notorous pathogen causing diseases in mariculture in South China sea. The dominant virulence factors including exotoxin Asp, and type III and VI secretion systems (T3SS and T6SS), which are subjected to the tight regulation by the pivotal quorum sensing (QS) regulator LuxR of the bacterium. Previous study indicated that T6SS controlled the synthesis of Asp in the bacterium, which was mediated by the Ser-Thr kinase and phosphatase PpkA/PppA encoded in the T6SS gene clusters. Thus a closed virulence regulation circuit is formed with the QS as the regulation center. Transposon mutagenesis screening and the comparative transcripomic profile analysis of the PpkA/PppA mutants and the wild type strains disclosed that the anti-sigma factor RseA was involved in the PpkA/PppA regulation of LuxR in the bacterium. The current proposal will dedicate to illuminate the biochemical and molecular mechanisms of the PpkA/PppA regulation of RseA-RpoE and as of LuxR at the transcription, translation and post-translational levels. The exploration of the putative phosphorylation mechanisms of QS signal transduction and its regulation by T6SS at various expression processes in vivo and in vitro, will definitely contribute to the deep understanding of the pathogenesis of the bacterium.

溶藻弧菌是我国海水养殖重要病原菌，也是导致人类外肠道疾病的主要病原之一。其主要毒力因子为外毒素Asp，III型和VI型分泌系统（T6SS），它们都受到由LuxR调节子控制的群体感应系统的调控作用。前期研究表明该菌中T6SS控制了Asp合成，这种调控作用由T6SS基因簇中编码的丝氨酸/苏氨酸激酶-磷酸脂酶PpkA/PppA介导，从而形成一个以群体感应系统为核心的封闭毒力调控回路。转座子突变体文库筛选和PpkA/PppA突变株与野生株的比较转录谱结果表明，反sigma因子RseA参与了PpkA/PppA对群体感应调节子LuxR的调控。本课题拟深入研究PpkA/PppA调控RseA-RpoE以及后者调控luxR转录和表达的生化和分子机制，包括探究其中信号传导途径中磷酸化-去磷酸化机制，从而阐明T6SS在转录、翻译、翻译后等环节调控群体感应系统，以及在动物模型体内的调控规律，深入研究该菌致病机制。

溶藻弧菌是我国海水养殖重要病原菌,也是导致人类外肠道疾病的主要病原之 一。其主要毒力因子为外毒素 Asp,III 型和 VI 型分泌系统(T6SS),它们都受到由 LuxR 调 节子控制的群体感应系统的调控作用。该菌中 T6SS 控制了 Asp 合成,这种调控作用由 T6SS 基因簇中编码的丝氨酸/苏氨酸激酶-磷酸脂酶 PpkA/PppA 介导,从而形成一 个以群体感应系统为核心的封闭毒力调控回路。本课题研究结果表明,反 sigma 因子 RseA 参与了 PpkA/PppA 对群体感应调节子 LuxR 的调控，该调控过程介导温度对群体感应的调控，并且不依赖于上游的群体感应分子的调控作用，从而发现溶藻弧菌能利用环境温度升高的信号调控毒力的表达。另外，本课题也发现激活PpkA磷酸化信号级联途径并激活T6SS的分泌过程也同时激活群体感应调控通路，从而激活T6SS基因的转录。该调控通路由VtsR蛋白受到PpkA的磷酸化而被激活。总之，本课题发现环境温度以及与其他细菌的竞争过程等信号能调控群体感应，从而提高该菌的环境适应性以及毒力基因的表达，基本阐明了该菌的条件致病的分子机理以及在环境中具有存活优势的分子机理。本课题有助于回答长期困扰海水水产养殖业中夏季或温度升高时疾病爆发严重的问题。受本课题经费资助，目前本课题发表SCI学术论文5篇，其中以本项目负责人为共同第一作者发表在PNAS上1篇，以共同通讯作者发表在PLoS Pathogens 1篇，以通讯作者身份发表在Environ Microbiol 1篇，以通讯作者身份在J Bacteriol上发表论文2篇，目前在Appl Environ Microbiol上修回1篇文章。