SuhB调控铜绿假单胞菌泳动能力的分子机制研究

Pseudomonas aeruginosa is an important opportunistic human pathogen that is one of the top three causes of hospital-acquired infections. Flagellar-based motility plays a critical role in P. aeruginosa pathogenesis, influencing both the establishment of bacterial infection and the host’s response to the pathogen. Therefore, it is plausible to exploit bacterial motility and its regulation mechanisms as a new kind of therapeutic antibacterial target. By screening a transposon (Tn5) insertion library of a wild-type strain PAK, we firstly identified SuhB to be a regulator of multiple virulence genes and functions as a positive regulator of swimming motility, however, the exact mechanism still remains unknown. In this proposal, we will combine microbial genetics and biochemistry techniques to analyze the relationship between SuhB and known regulators of swimming motility, identify the downstream unknown genes as well as the SuhB-interacting proteins in SuhB pathway. Illustration of the molecular details by which SuhB regulates swimming motility is of great significance for limit of P. aeruginosa pathogenicity, which will reveal new pathogenic factors and new regulation mechanism, and could be potentially useful in the development of novel treatment strategies for P. aeruginosa infections.

铜绿假单胞菌是一种重要的人类条件致病菌，是引起医院内感染的三大致病菌之一。该菌的鞭毛介导的运动能力是其感染宿主的重要机制，直接影响了铜绿假单胞菌的感染能力和致病力强弱。因此，鞭毛运动能力的调控途径是设计新型抗菌药物的重要靶点之一。前期通过转座子诱变，首次鉴定出铜绿假单胞菌SuhB蛋白调控该菌的泳动能力（Swimming motility），但具体作用机制尚不明确。本课题拟采用微生物遗传学和生物化学的方法，通过分析已知泳动能力调控蛋白与SuhB的关系、SuhB调控泳动途径中未知基因的鉴定、以及SuhB相互作用蛋白的筛选与功能研究，鉴定出铜绿假单胞菌中SuhB调控的下游基因，阐明SuhB调控菌体泳动这一过程的分子机制。该项研究将为干预铜绿假单胞菌的致病性提供新的切入点，并为新型有效防治铜绿假单胞菌感染药物和措施的开发打下理论基础。

运动能力是铜绿假单胞菌建立感染时至关重要的毒力因子，直接影响了它的感染能力与致病性强弱。因此，运动及其调控途径是设计新型抗菌药物的重要靶点之一。本研究围绕铜绿假单胞菌SuhB对该菌泳动能力的调控机制，从已知、未知泳动能力调控因子与SuhB的关系以及SuhB相互作用蛋白三个层面展开系统的研究，发现SuhB可通过GacA-RsmY/Z-RsmA信号途径对鞭毛泳动能力进行调节。进一步研究发现suhB突变株中c-di-GMP水平显著升高，且其鞭毛运动缺陷和生物被膜表型受c-di-GMP调控，而c-di-GMP合成酶GcbA参与了SuhB蛋白介导的c-di-GMP水平调节进而影响该菌浮游和表面相关生长方式之间的转变。此外，转座子文库筛选结果表明RpoC、Rho和RhIE与SuhB功能相关，推测SuhB可能通过转录后调控影响泳动相关基因的表达。而免疫共沉淀发现核糖体蛋白和RNA聚合酶的某些亚基能和SuhB蛋白共纯化并可能发生相互作用，且suhB突变株中核糖体翻译能力显著下调，提示SuhB可能承接转录与翻译的偶联，在转录和翻译层次上全局性的调控包括泳动能力在内的相关毒力因子的表达，进而控制铜绿假单胞菌的感染和致病性。这些研究结果为铜绿假单胞菌运动及其调控机理提供了新的观点, 对于有效防治铜绿假单胞菌感染及研发新药靶标具有重要意义。