八个新鉴定的沙门氏菌III型分泌效应蛋白的功能研究

Samonella is one of the leading causes of food-borne infections, posing a serious health concern to people worldwide and in China. Type III secretion system and effectors play important roles in Samonella pathogenicity. Identification and functional analysis of new type III secreted effectors are crucial to facilitate understanding of Salmonella pathogenic mechanisms, and to provide potential molecule targets for effective control and prevention of Salmonella infections. This proposed research project aims to explore the function of eight Salmonella type III secreted effectors that were identified most recently. We are going to clone the promoter sequences of the effector genes to a luciferase reporting vector, grow the bacteria bearing the resulted plasmids under different conditions, and study the transcriptional regulation of these effector genes as well as the infection phases during which the effectors exert their function. Effector translocation assays will be adopted to identify which type III secretion conduit that the effectors are secreted through. Subcellular localization of these effectors in host eukaryotic cells will be studied with confocal microscopy. Finally, the effector genes will be deleted, and in vitro cellular invasion assays will be used to analyze the relationship between these new effectors and Salmonella pathogenicity. Taking together, the results of the proposed project will give us a full knowledge about the function of eight new type III secreted effectors, and facilitate our understanding about the mechanisms of Salmonella pathogenicity.

沙门氏菌是食源性感染的最主要致病原之一，严重威胁着人类的健康。沙门氏菌感染过程中，III型分泌系统及其分泌的效应蛋白起着至关重要的作用。鉴定新的效应蛋白、研究其功能，对于深入理解沙门氏菌致病机理、有效控制和预防沙门氏菌感染有着重要的意义。本项目研究的主要目的是分析8个新鉴定的沙门氏菌效应蛋白的功能。研究拟通过克隆效应蛋白基因的启动子序列、融合至荧光素酶报告质粒，通过模拟细菌各种生长环境，探讨这些效应蛋白基因的表达调控及其发挥功能的感染时程；采用腺苷酸环化酶蛋白转运试验鉴别效应蛋白的III型分泌系统管道；利用激光共聚焦显微技术研究效应蛋白的亚细胞定位及其发挥功能的场所；最后，通过基因突变以及细胞侵袭实验来分析新效应蛋白和细菌致病性间的关系。通过上述实验，对8个新鉴定的效应蛋白的功能形成较为全面的认识，从而促进我们对沙门氏菌致病机理的理解。

识别细菌III型分泌系统及其效应蛋白，了解相应系统／基因的进化和功能，对于理解细菌致病机理从而预防、控制疾病具有重要的意义。本项目对细菌III型分泌系统进行了充分的注释和比较研究，对效应蛋白基因进行系统扫描，并对其中部分的进化和功能展开深入研究。本项目的开展，建立了最完整的细菌III型分泌系统数据库，发现了III型分泌系统的广泛多样性；开发了高效的效应蛋白预测算法和软件进而识别出大量的新的候选致病性效应蛋白；对其中一些效应蛋白（LRR家族、YiiG）的深入研究，揭示了其分布和进化的普遍规律以及可能的功能；对沙门氏菌SteA蛋白的研究，则发现了效应蛋白分泌／转运的双套可能机理。项目进一步将对III型分泌系统／效应蛋白的研究进行延伸：一方面，对细菌其它致病性相关的蛋白分泌系统（IV型和VI型分泌系统）进行注释和比较，并对相应的效应蛋白进行预测；另一方面，从基因组学和进化角度理解细菌蛋白分泌系统和致病性的进化规律。本项目的观察、结果以及假说，将为进一步理解细菌III型分泌系统效应蛋白的功能和分泌／转运机理、细菌其它分泌系统、基因组及其致病性进化机理研究奠定重要的基础。