布鲁氏菌四型分泌系统与宿主细胞之间相互作用的研究

Brucella is a chronic disease caused by Brucella species. Survival and replication in the macrophage is the key to chronic infection. Here, based on our previous study about Brucella intracellular survival mechanisms, we systematically analysis reactions of bacteria and host cells during bacterial infection, from the aspects of interactions between Brucella and host cells through methods with comparative transcriptomics and comparative proteomics, to further clarify Brucella intracellular survival mechanisms and counteractive response mechanism of host cells. Focusing on Protein-Protein Interactions, we want to unveil how Brucella manipulate and usurp host signaling pathway to promote their survival inside the host cells. Intergration of results from trancriptomics, proteomics and functional analysis of effectors will help us to know better about how Brucella survive, replicate and proliferate inside the macrophage, explain the chronic infection mechanism of Brucllla and pave the way for explore the new effective drug and vacccine.

布鲁氏菌病是由布鲁氏菌引起的一种慢性感染性疾病。布鲁氏菌在巨噬细胞内寄生并长期生存，是建立慢性感染的关键。本项目拟在前期研究布鲁氏菌胞内生存机制的基础上，从细菌与宿主相互作用的角度，利用比较转录谱和比较蛋白质组方法，系统分析布鲁氏菌在巨噬细胞内生存的过程中细菌和细胞的反应，探讨布鲁氏菌的胞内存活机制及与之相适应的宿主反应机制。围绕布鲁氏菌的已知7个效应蛋白，从细菌蛋白与宿主蛋白相互作用的角度，阐述效应蛋白如何颠覆和利用宿主的信号系统实现在细胞内的生存和复制。综合转录谱、比较蛋白质组和效应子的功能分析结果，阐述布鲁氏菌如何与巨噬细胞相互作用从而实现在细胞内的生存和复制，解释布鲁氏菌的胞内生存机制和建立慢性感染的机制，为开发新的治疗药物和疫苗奠定基础。

本研究利用比较蛋白质组技术，分析了virB突变株的蛋白表达谱变化。结果表明，T4SS失活以后外膜蛋白、热休克蛋白、转录调控蛋白、物质代谢和转运相关蛋白（能量代谢、铁代谢、脂代谢、氨基酸代谢等） 、翻译蛋白、分泌蛋白等的表达发生了改变，提示T4SS影响了这些蛋白的表达。采用酵母双杂交技术筛选了与效应子蛋白相互作用的人蛋白，共获得靶蛋白血烈111个，布鲁氏菌与人蛋白相互作用对56对。对RNA-seq结果分析发现，与体外生长的布鲁氏菌相比，侵染细胞的布鲁氏菌T4SS系统相关基因高表达；侵染细胞的布鲁氏菌∆virB参与脂肪酸第一阶段代谢关建酶富集性上调表达，OmpR type response regulator，以及Signal transduction response regulator 基因上调，ABC transporter 系统输入输出系统相关基因低表达，O抗原输出系统基因表达水平下调。克隆了2005、0123、1275、1279、1652、1058这6个效应蛋白，采用了WB法验证效应蛋白对NFκB信号通路的影响，结果发现，除2005可能对信号通路有抑制作用，0123、1275、1279、2005可能对该信号通路有一定的促进作用，这与布鲁氏菌感染后机体免疫反应受到抑制是一致的。总之，本研究完成了研究计划中的内容，并初步分析了效应蛋白对NFκB信号通路的影响，下一步工作重点是发掘组学数据，与感染表型联系起来，深入开展布鲁氏菌致病机理的分子机制研究。