表皮葡萄球菌ygs基因调控生物膜形成的分子机制研究

Biofilm formation of Staphylococcus epidermidis，is an effective way for the bacterium to resist adverse environmental conditions, and for disseminating in the pathogenesis in vivo. Gene regulation plays a key role in biofilm formation of S.epidermidis. Our previous study found that, ygs，which is a novel gene involved in biofilm formation and various stresses, can modulate ica transcription and biofilm formation.However, the bioinformatic analysis of GSP13(encoded by ygs gene)indicated that it does not have an ica promoter binding site.The mechanisms of ygs regulating biofilm formation in S. epidermidis is not well understood.In this project, we will study the role of ygs in biofilm formation under various stresses.Furthermore,new proteins which directly bind to GSP13 will be identified through the pull down assay with mass spectrometry, and the new genes which are regulated by ygs gene will be explored through expression profiling microarray. Moreover, the function of identified proteins/genes will be evaluated to further understand the role of ygs gene in biofilm formation. This work will improve our knowledge on the regulatory pathways in biofilm formation of S.epidermidis, which may in turn provide valuable infromation and potential drug targets for prevention and treatment of infections caused by S. epidermidis.

生物膜形成是表皮葡萄球菌（表葡）抵抗外界不利环境的有效方式，也在其体内播散感染中起重要作用。基因调控在表葡生物膜的形成中起着关键作用。我们前期研究发现，一个与生物膜形成和多种压力应激有关的新基因ygs，通过调控ica转录水平来促进生物膜的形成。但是生物信息学分析提示ygs编码蛋白（GSP13）不含ica启动子结合位点，其具体调控机制尚不明确。为进一步阐明表葡ygs基因调控生物膜形成的分子机制，本项目拟分析不同环境压力下ygs基因对细菌生物膜形成的影响，运用pull down结合质谱方法鉴定与GSP13相互作用的蛋白，通过表达谱芯片技术寻找ygs基因介导生物膜形成的下游调控基因，并对筛选出的关键基因和蛋白进行功能研究，明确其与生物膜形成的关系，以进一步阐明ygs基因对表葡生物膜形成的调控机制。本项目将为完善表葡生物膜形成的调控网络、筛选新的抗表葡感染药物提供理论依据和靶点。

研究背景：表皮葡萄球菌是引起医院内插管感染的重要病原菌，生物膜是其主要的致病因子。基因调控对生物膜的形成起着重要的作用。我们前期研究发现，一个与生物膜形成和多种压力应激有关的新基因ygs，通过调控ica转录水平来促进生物膜的形成。但是生物信息学分析提示ygs基因的编码蛋白（GSP13）不含ica启动子结合位点，其具体调控机制尚不明确。.研究目的：阐明表葡ygs基因调控生物膜形成的分子机制，探索GSP13如何在表皮葡萄球菌致病中发挥作用。.研究内容：本项目拟分析不同环境压力下ygs基因对细菌生物膜形成的影响，运用pull down结合质谱方法鉴定与GSP13相互作用的蛋白，并对筛选出的关键基因和蛋白进行功能研究，明确其与生物膜形成的关系，以进一步阐明ygs基因对表葡生物膜形成的调控机制。.研究结果: 我们运用pull down结合质谱方法鉴定出可能与GSP13相互作用的14种蛋白，利用His标签的载体一一表达这些蛋白，再利用免疫共沉淀及western blotting实验确认与GSP13有特异结合的蛋白，最终发现了30S ribosomal protein S4和S9。后续实验将会验证核糖体蛋白S4和S9在表皮葡萄球菌的生物膜和致病性中如何发挥作用。.研究意义：本课题发现的30S ribosomal protein S4和S9有利于进一步阐明表皮葡萄球菌ygs基因调控生物膜形成的分子机制和在表皮葡萄球菌致病中的作用。本项目将为完善表葡生物膜形成的调控网络、筛选新的抗表葡感染药物提供理论依据和靶点。同时，生物膜也是多种病原菌的致病因子，本研究结果也可以为研究其他细菌所借鉴。